ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ РЕГУЛИРУЕМЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ СВОЙСТВАМИ
FUNCTIONAL ELEMENT WITH ELECTRICALLY ADJUSTABLE OPTICAL PROPERTIES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к функциональному элементу с электрически регулируемыми оптическими свойствами, в частности, к ветровому стеклу с электрически управляемой солнцезащитной блендой, способу изготовления такого функционального элемента, а также к композитному стеклу с функциональным элементом.
В области транспорта и строительства для защиты от солнца и визуальной защиты часто применяют композитное стекло в электрически регулируемыми функциональными элементами.
Так, например, известны ветровые стекла, в которые интегрирована солнцезащитная бленда в форме функционального элемента с электрически регулируемыми оптическими свойствами. При этом, в частности, возможно электрическое регулирование параметров пропускания и рассеяния электромагнитного излучения в видимом диапазоне. Эти функциональные элементы, как правило, имеют форму пленки и ламинированы или приклеены к композитному стеклу. В случае ветрового стекла водитель сам может регулировать свойства пропускания стекла в отношении солнечного излучения. Таким образом, от обычного механического солнцезащитного козырька можно отказаться. Вследствие этого может быть уменьшен вес транспортного средства и освобождено место в области крыши. К тому же, электрическое регулирование солнцезащитной бленды для водителя более комфортно, чем откидывание вручную механического солнцезащитного козырька.
Ветровые стекла с такими электрически регулируемыми солнцезащитными блендами известны, например, из документов WO 2014/086555 A1, WO 2017/157626 A1, DE 102013001334 A1, DE 102005049081 B3, DE 102005007427 A1 и DE 102007027296 A1.
Типичные электрически регулируемые функциональные элементы включают электрохромные слоистые структуры или пленки с устройством со взвешенными частицами (suspended particle device, SPD). Другими возможными функциональными элементами для реализации электрически управляемой защиты от солнца являются, так называемые, функциональные элементы PDLC (polymer dispersed liquid crystal, диспергированные в полимере жидкие кристаллы). Их активный слой содержит жидкие кристаллы, включенные в полимерную матрицу. Если напряжение не приложено, жидкие кристаллы ориентированы неупорядоченно, что вызывает сильное рассеяние проходящего через активный слой света. Если к поверхностным электродам приложено напряжение, жидкие кристаллы ориентируются в одном направлении, и пропускание света через активный слой увеличивается. Обеспечивая противоослепляющую защиту, функциональный элемент PDLC действует не столько путем сокращения общего пропускания, сколько путем увеличения рассеяния. Функциональные элементы такого рода известны, например, из документа DE 202018102520 U1.
Обычно, ламинированные функциональные элементы, в частности, функциональные элементы PDLC нередко характеризуются наличием в краевой области такого нежелательного явления, как старение, выражающегося в выцветании и изменении затенения, как известно, например, из документа WO 2007/122429 A1.
Таким образом, в основе настоящего изобретения лежит задача обеспечения улучшенного функционального элемента с регулируемыми оптическими свойствами, в частности, улучшенного в отношении его стойкости к старению.
Задача настоящего изобретения решена посредством функционального элемента по независимому пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления понятны из зависимых пунктов формулы изобретения.
Дополнительные аспекты изобретения относятся к усовершенствованным композитным стеклам с соответствующими изобретению функциональными элементами, а также к способу изготовления функционального элемента, способу изготовления композитных стекол и их применению.
Соответствующий изобретению функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами включает, по меньшей мере, набор следующей последовательности слоев:
- первая пленка-подложка
- первый поверхностный электрод,
- активный слой,
- второй поверхностный электрод и
- вторая пленка-подложка,
при этом, вторая пленка-подложка, по меньшей мере, на одной из боковых кромок загнута вокруг первой пленки-подложки.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению функционального элемента вторая пленка-подложка герметизирует выходную поверхность активного слоя на соответствующей боковой кромке.
При этом, первый поверхностный электрод расположен на обращенной внутрь поверхности первой пленки-подложки и соединен с ней, предпочтительно, непосредственно. Второй поверхностный электрод расположен на обращенной внутрь поверхности второй пленки-подложки и соединен с ней, предпочтительно, непосредственно.
Благодаря загибанию второй пленки-подложки вокруг боковой кромки первой пленки-подложки обращенная внутрь поверхность второй пленки-подложки в загнутой области расположена в непосредственной близости от наружной поверхности первой пленки-подложки.
В одном из выгодных усовершенствованных вариантов соответствующего изобретению функционального элемента вторая пленка-подложка выступает за первую пленку подложку, то есть, вторая пленка-подложка имеет выступающую область шириной u. Другими словами, вторая пленка-подложка в этой области имеет больший размер.
Термины «выступ» или «выступать» означают, как и при обычном употреблении, выдаваться наружу за пределы чего-либо в боковом (горизонтальном) направлении. В данном случае, вторая пленка-подложка выступает в плоскости функционального элемента наружу за первую пленку-подложку. При этом, «боковой», как и при обычном употреблении, означает «в сторону». В настоящем описании для упрощения вся область, в которой вторая пленка-подложка выполнена более длинной, чем первая пленка-подложка, названа выступающей областью, даже когда выступающая область выведена из боковой плоскости и загнута вокруг боковой кромки первой пленки-подложки. При этом, сгибание может быть выполнено вручную или автоматизировано, например, выполнено роботом. Выступающая область, предпочтительно, имеет ширину u, по меньшей мере, 4 мм, предпочтительно, по меньшей мере, 6 мм, особенно предпочтительно, по меньшей мере, 8 мм.
Выступающая область, предпочтительно, имеет максимальную ширину u 50 мм, предпочтительно, 20 мм, особенно предпочтительно, 10 мм. Особенно предпочтительна выступающая область шириной u от 0,5 мм до 50 мм.
В качестве альтернативы, выступающая область u второй пленки-подложки может быть шире, чем вся первая пленка-подложка, так что загнутая область второй пленки-подложки полностью перекрывает наружную поверхность первой пленки-подложки и, предпочтительно, выступает за боковую кромку, противоположную сгибу, или, особенно предпочтительно, еще раз загнута вокруг нее.
В одном из выгодных усовершенствованных вариантов соответствующего изобретению функционального элемента выступающая и загнутая область соединена с краевой областью первой пленки-подложки неразъемно и/или с геометрическим замыканием, предпочтительно, сплавлена и/или склеена.
В одном из выгодных усовершенствованных вариантов соответствующего изобретению функционального элемента ширина w загнутой и соединенной с краевой областью первой пленки-подложки области примерно равна ширине выступа u за вычетом суммы толщины первой пленки-подложки, толщины первого поверхностного электрода, толщины активного слоя и толщины второго поверхностного электрода. В результате, вторая пленка-подложка в выступающей области плотно прилегает к выходной поверхности активного слоя и боковой кромке первой пленки-подложки и, таким образом, особенно хорошо и, в идеальном случае, герметично запечатывает выходную поверхность.
Предусматривается, что функциональный элемент, по меньшей мере, на одной боковой кромке, предпочтительно, на двух, трех, четырех или всех боковых кромках может быть в соответствии с изобретением герметизирован путем огибания. При этом, для герметизации несущественно, имеет ли только вторая пленка-подложка выступающую область на одной или множестве боковых кромок, или же, в качестве альтернативы, также и, по меньшей мере, одна первая пленка-подложка имеет выступающую область, которая загнута вокруг второй пленки-подложки.
Соответствующее изобретению композитное стекло включает, по меньшей мере:
- набор из следующей последовательности слоев: наружное стекло, первый промежуточный слой, второй промежуточный слой и внутреннее стекло, при этом, каждый из промежуточных слоев включает, по меньшей мере, одну термопластичную полимерную пленку, по меньшей мере, с одним пластификатором, и
- между первым промежуточным слоем и вторым промежуточным слоем, по меньшей мере, на участках, расположен соответствующий изобретению функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами.
Композитное стекло может представлять собой, например, ветровое стекло или стекло крыши транспортного средства или другое остекление транспортного средства, например, разделительное стекло транспортного средства, предпочтительно, рельсового транспортного средства или автобуса. В качестве альтернативы, композитное стекло может представлять собой архитектурное остекление, например, наружного фасада здания или разделительное остекление внутри здания.
Термины «наружное стекло» и «внутреннее стекло» произвольно описывают два различных стекла. В частности, наружное стекло может быть названо первым стеклом, а внутреннее стекло - вторым стеклом.
Если композитное стекло предназначено для того, чтобы, будучи установленным в оконном проеме транспортного средства или здания, отделять внутреннее пространство от окружающей среды, то внутренним стеклом в контексте настоящего изобретения называется стекло (второе стекло), обращенное к внутреннему пространству (салону транспортного средства). Наружным стеклом названо стекло (первое стекло), обращенное к наружной окружающей среде. Однако, этим изобретение не ограничивается.
Функциональный элемент также может быть расположен в композитном стекле с двух сторон. То есть, либо первая пленка-подложка расположена на обращенной к наружному стеклу стороне функционального элемента, либо на обращенной ко внутреннему стеклу стороне функционального элемента.
Соответствующее изобретению композитное стекло включает функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами, который расположен между первым промежуточным слоем и вторым промежуточным слоем, по меньшей мере, на участках. Первый и второй промежуточные слои обычно имеют такие же размеры, как и наружное и внутреннее стекла. Функциональный элемент, предпочтительно, имеет форму пленки.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению композитного стекла внутренняя, отогнутая область второй пленки-подложки и наружный край первой пленки-подложки соединены друг с другом, предпочтительно, спрессованы друг с другом (например, путем ламинирования в композитном стекле), склеены или сварены (например, путем местного нагревания). Таким образом, обеспечивается достаточная и надежная блокировка диффузии пластификатора из промежуточного слоя и уменьшается или исключается помутнение краевой области функционального элемента.
В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению композитного стекла внутренняя, отогнутая область второй пленки-подложки и наружный край первой пленки-подложки соединены друг с другом по всей поверхности, предпочтительно, склеены, например, при помощи клеящего средства, в частности, при помощи клея на акриловой основе, предпочтительно, на основе акрилата, особенно предпочтительно, при помощи клея, который содержит более 50% метилакрилата. Преимуществом этого является то, что уменьшается смещение во время монтажа и ламинирования, и вторая пленка-подложка соединена с первой пленкой-подложкой прочно и точно. Таким образом, помимо прочего, уменьшается включение воздуха, поэтому оптические свойства таких функциональных элементов и композитных стекол особенно хороши.
Изобретение основано на понимании его авторами того, что диффузия пластификатора из промежуточных слоев внутрь функционального элемента при старении ведет к высветлению или изменению пропускания, что наносит ущерб прозрачности и эстетическим качествам композитного стекла. При герметизации выходной поверхности активного слоя функционального элемента пленкой-подложкой, которая тормозит или прекращает диффузию пластификатора из промежуточного слоя в функциональный элемент, в частности, через выходную поверхность активного слоя, появление таких изменений существенно ослабляется или полностью исключается.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению композитного стекла промежуточный слой содержит полимер, предпочтительно, термопластичный полимер.
В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению композитного стекла промежуточный слой содержит, по меньшей мере, 3% вес., предпочтительно, по меньшей мере, 5% вес., особенно предпочтительно, по меньшей мере, 20% вес., еще более предпочтительно, по меньшей мере, 30% вес., в частности, по меньшей мере, 40% вес. пластификатора. Пластификатор содержит или, предпочтительно, состоит из триэтиленгликоль-бис(2-этилгексаноата).
4
9
2
3
2
2
3
2
2
3
4
9
Пластификаторы - это химические соединения, придающие пластмассе большую мягкость, гибкость, пластичность и/или эластичность. Они смещают область термоэластичности пластмассы в диапазон более низких температур, так что пластмасса обладает желательными эластичными свойствами в диапазоне температур применения. Другими предпочтительными пластификаторами являются эфиры карбоновых кислот, в частности, низколетучие эфиры карбоновых кислот, жиры, масла, мягкие смолы и камфара. Другими пластификаторами являются, предпочтительно, алифатические диэфиры три- или тетраэтиленгликоля. Особенно предпочтительно, в качестве пластификаторов используют 3G7, 3G8, или 4G7, где первая цифра означает число звеньев этиленгликоля, а последняя цифра означает число атомов углерода в карбоновой кислоте, входящей в соединение. Так, 3G8 означает триэтиленгликоль-бис(2-этилгексаноат), то есть, соединение формулы CHCH(CHCH)CO (OCHCH)OCCH(CHCH)CH.
В другом особенно предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению композитного стекла промежуточный слой содержит, по меньшей мере, 60% вес., предпочтительно, по меньшей мере, 70% вес., особенно предпочтительно, по меньшей мере, 90% вес., в частности, по меньшей мере, 97% вес. поливинилбутираля.
Толщина каждого промежуточного слоя составляет, предпочтительно, от 0,2 мм до 2 мм, особенно предпочтительно, от 0,3 мм до 1 мм, в частности, от 0,3 мм до 0,5 мм, например, 0,38 мм.
Соответствующий изобретению регулируемый функциональный элемент включает активный слой, расположенный между поверхностными электродами. Активный слой обладает регулируемыми оптическими свойствами, которые поддаются регулированию под действием напряжения, прикладываемого к поверхностным электродам. Поверхностные электроды и активный слой обычно расположены параллельно поверхностям функционального элемента, а в композитном стекле - по существу, параллельно поверхностям наружного стекла и внутреннего стекла. Поверхностные электроды электрически соединены со внешним источником напряжения известным в данной области образом. Электрический контакт обеспечен при помощи надлежащего соединительного кабеля, например, проводника из фольги, который, не обязательно, соединен с поверхностными электродами, так называемой, сборной шиной (busbar), например, полосами электропроводного материала или электропроводными печатными слоями.
Поверхностные электроды, предпочтительно, выполнены как прозрачные электропроводные слои. Поверхностные электроды, предпочтительно, включают, по меньшей мере, один металл, металлический сплав или прозрачный электропроводный оксид (transparent conductive oxide, TCO). Поверхностные электроды могут содержать, например, серебро, золото, медь, никель, хром, вольфрам, оксид индия-олова (indium-tin oxide, ITO), легированный галлием или алюминием оксид цинка и/или легированный фтором или сурьмой оксид цинка. Поверхностные электроды, предпочтительно, имеют толщину от 10 нм до 2 мкм, особенно предпочтительно, от 20 нм до 1 мкм, еще более особенно предпочтительно, от 30 нм до 500 нм.
Помимо активного слоя и поверхностных электродов функциональный элемент может включать известные, сами по себе, слои, например, барьерные слои, блокировочные слои, антибликовые слои, слои, отражающие ИК-излучение, защитные слои и/или сглаживающие слои.
Функциональный элемент имеет форму многослойной пленки с двумя наружными пленками-подложками. В такой многослойной пленке поверхностные электроды и активный слой расположены между двумя пленками-подложками. Под выражением «наружная пленка-подложка» понимается, что пленки-подложки образуют обе наружные поверхности многослойной пленки. Таким образом, функциональный элемент может быть изготовлен в форме ламинированной пленки, которую удобно обрабатывать. Функциональный элемент эффективным образом защищен пленками-подложками от повреждения, в частности, от коррозии. Многослойная пленка включает, в указанном порядке, по меньшей мере, первую пленку-подложку, первый поверхностный электрод, активный слой, второй поверхностный электрод и вторую пленку-подложку. Пленка-подложка, в частности, поддерживает поверхностные электроды и придает жидкому или мягкому активному слою необходимую механическую стабильность.
Пленки-подложки содержат, предпочтительно, по меньшей мере, один термопластичный полимер, в частности, предпочтительно, полиэтилентерефталат (РЕТ) с низким содержанием пластификатора или не содержащий пластификатор. Это особенно выгодно с точки зрения стабильности многослойной пленки. Однако, пленки-подложки могут содержать или состоять из других полимеров с низким содержанием пластификатора или не содержащих пластификатор, таких как, например, этиленвинилацетат (EVA), полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полиакрилат, поливинилхлорид, полиацетатная смола, заливочные смолы, акрилаты, фторированные этилен-пропилены, поливинилфторид и/или этилен-тетрафторэтилен. Толщина каждой пленки-подложки составляет, предпочтительно, от 0,04 мм до 1 мм, особенно предпочтительно, от 0,05 мм до 0,2 мм.
Каждая пленка-подложка снабжена электропроводным покрытием, которое обращено к активному слою и выполняет роль поверхностного электрода.
В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению композитного стекла функциональный элемент представляет собой функциональный элемент PDLC (polymer dispersed liquid crystal, диспергированные в полимере жидкие кристаллы). Активный слой функционального элемента PDLC содержит жидкие кристаллы, встроенные в полимерную матрицу. Если напряжение не приложено, жидкие кристаллы ориентированы неупорядоченно, что вызывает сильное рассеяние проходящего через активный слой света. Свойства композитного стекла приближаются к свойствам гомогенного источника света. Когда к поверхностным электродам прикладывают напряжение, жидкие кристаллы ориентируются в одном направлении, и пропускание света через активный слой увеличивается. Находящиеся за стеклом объекты становятся видимыми.
В сущности, также возможно применение других типов функциональных элементов, например, электрохромных функциональных элементов или функциональных элементов SPD (устройство со взвешенными частицами, suspended particle device, SPD). Упомянутые регулируемые функциональные элементы и их функционирование известны специалистам, поэтому их подробное описание в данном случае может быть опущено.
Функциональные элементы в форме многослойной пленки выпускаются серийно. Подлежащий интегрированию функциональный элемент обычно вырезают из многослойной пленки большего размера в соответствии с заданной формой и размером. Это может быть выполнено механически, например, при помощи ножа. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения вырезание выполняют при помощи лазера. Было обнаружено, что в этом случае боковая кромка обладает большей стабильностью, чем при механическом вырезании. При механическом выполнении боковых кромок есть риск отделения пленки-подложки и поверхностного электрода, что будет заметно и неблагоприятно для внешнего вида композитного стекла.
В соответствующем изобретению композитном стекле функциональный элемент посредством некоторой области первого промежуточного слоя соединен с наружным стеклом и в некоторой области второго промежуточного слоя соединен с внутренним стеклом. Промежуточные слои, предпочтительно, плоскостно расположены друг на друге и ламинированы друг с другом, при этом, функциональный элемент находится между этими слоями. Области промежуточных слоев, перекрывающие функциональный элемент, образуют области, которые соединяют функциональный элемент со стеклами. В других областях стекла, где промежуточные слои непосредственно контактируют друг с другом, они путем ламинирования могут быть сплавлены таким образом, что исходные слои уже более неразличимы, и вместо них имеется один гомогенный промежуточный слой.
Промежуточный слой может быть образован, например, из одной термопластичной пленки. Промежуточный слой также может быть выполнен как набор двух, трех или множества слоев пленки, при этом, отдельные пленки обладают одинаковыми или разными свойствами. Промежуточный слой также может быть образован из отрезков разных термопластичных пленок, боковые кромки которых граничат друг с другом.
В одном из выгодных усовершенствованных вариантов соответствующего изобретению композитного стекла область первого или второго промежуточного слоя, посредством которой функциональный элемент соединен с наружным стеклом или внутренним стеклом, тонирована или окрашена. Пропускание этой области в видимом диапазоне спектра также уменьшено по сравнению с не тонированным или не окрашенным слоем. Таким образом, тонированная/окрашенная область промежуточного слоя снижает пропускание ветрового стекла в области солнцезащитной бленды. В частности, улучшается эстетическое впечатление от функционального элемента, так как тонирование создает нейтральный внешний вид, более приятный для наблюдателя.
Для улучшения функционирования промежуточный слой для акустически оптимизированных стекол может состоять из трех отдельных слоев. В таком случае промежуточный слой может быть толще на 0,05-0,2 мм.
Еще одной альтернативой является улучшение термических свойств при помощи прослойки из РЕТ с отражающим ИК-излучение покрытием. В этом случае обращенный наружу промежуточный слой состоит, по меньшей мере, из трех слоев (PVB-PET-PVB). Отражающее ИК-излучение покрытие может быть направлено внутрь или наружу.
Под электрически регулируемыми оптическими свойствами в контексте настоящего изобретения понимаются такие свойства, которые поддаются плавному регулированию, но также и такие, которые могут быть переключены между двумя или более дискретными состояниями.
Электрическое регулирование солнцезащитной бленды осуществляется, например, при помощи переключателей, вращающихся ручек или ползунов, интегрированных в приборную панель транспортного средства. Однако, также область переключения для регулирования солнцезащитной бленды может быть интегрирована в композитное стекло (например, ветровое стекло), подлежащее регулированию, например, область емкостного переключения. В качестве альтернативы или дополнительно, управление солнцезащитной блендой может осуществляться бесконтактным способом, например, путем распознавания жестов или в зависимости от устанавливаемого при помощи камеры и соответствующей электронной системы анализа состояния зрачка или положения века. В качестве альтернативы или дополнительно, управление солнцезащитной блендой может осуществляться при помощи датчиков, измеряющих падающее на стекло излучение.
Тонированная или окрашенная область промежуточного слоя в прозрачном состоянии характеризуется, предпочтительно, пропусканием в видимом диапазоне спектра от 1% до 50%, особенно предпочтительно, от 10% до 40%. При этом достигаются особенно хорошие результаты в отношении защиты от слепящего света и благоприятного внешнего вида.
Промежуточный слой может быть образован одной термопластичной пленкой, в которой тонированная или окрашенная область выполнена путем местного тонирования или окрашивания. Такие пленки могут быть изготовлены, например, путем коэкструзии. В качестве альтернативы, не тонированный отрезок пленки и тонированный или окрашенный отрезок пленки могут быть состыкованы с получением термопластичного слоя.
Тонированная или окрашенная область может быть окрашена или тонирована гомогенно, то есть, может характеризоваться пропусканием, не зависящим от положения. Однако, тонирование или окрашивание также может быть негомогенным, в частности, может быть реализован градиент пропускания. В одном из вариантов осуществления пропускание тонированной или окрашенной области, по меньшей мере, на участках, увеличивается с увеличением расстояния от верхней кромки. Таким образом, резкие края тонированной или окрашенной области могут быть сглажены, так как переход от солнцезащитной бленды к прозрачной области ветрового стекла становится постепенным, что выглядит более эстетично.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения область первого промежуточного слоя, т.е., область между функциональным элементом и наружным стеклом тонирована. Это производит особенно благоприятное эстетическое впечатление при взгляде снаружи на наружное стекло. Область второго промежуточного слоя между функциональным элементом и внутренним стеклом, необязательно, может быть дополнительно окрашена или тонирована.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения внутреннее и/или наружное стекло выборочно могут быть тонированы. Таким образом может быть получено оптически выигрышное композитное стекло. В частности, для оконных проемов транспортных средств, в которых прозрачность не ограничена, как, например, в области крыши, может быть выполнено оптически привлекательное композитное стекло.
Композитное стекло с электрически регулируемым функциональным элементом, преимущественно, может быть выполнено как ветровое стекло с электрически регулируемой солнцезащитной блендой.
Такое ветровое стекло имеет верхнюю кромку и нижнюю кромку, а также две боковых кромки, проходящих между верхней и нижней кромками. Под верхней кромкой понимается та кромка, которая в смонтированном положении обращена вверх. Под нижней кромкой понимается та кромка, которая в смонтированном положении обращена вниз. Верхнюю кромку часто называют кромкой крыши, а нижнюю - кромкой двигателя.
Ветровые стекла имеют центральное поле обзора, к оптическим свойствам которого предъявляются более высокие требования. Центральное поле обзора должно обладать высоким светопропусканием (обычно, более 70%). Указанное центральное поле обзора, в частности, это та область, которую специалисты в данной области называют поле обзора В, поле зрения В или зона В. Поле обзора В и предъявляемые к нему технические требования определены в документе Regulation No. 43 Экономической комиссии объединенных наций Европы (Economic Commission for Europe of the United Nations, UN/ECE) (ECE-R43, «Унифицированные условия утверждения безопасных материалов остекления и их установки в транспортных средствах»). Поле обзора B описано в приложении 18.
Функциональный элемент, предпочтительно, расположен над центральным полем обзора (полем обзора В). То есть, функциональный элемент расположен в области между центральным полем обзора и верхней кромкой ветрового стекла. Функциональный элемент не должен перекрывать всю эту область, но полностью находится внутри этой области и не вдается в центральное поле обзора. Другими словами, функциональный элемент находится на меньшем расстоянии от верхней кромки ветрового стекла, чем центральное поле обзора. Таким образом, функциональный элемент не снижает пропускание центрального поля обзора и расположен примерно в том же положении, что и классический механический солнцезащитный козырек в опущенном положении.
Ветровое стекло, предпочтительно, предназначено для автомобилей, особенно предпочтительно, для легковых автомобилей.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения функциональный элемент, более точно, боковые кромки функционального элемента окружены третьим промежуточным слоем. Третий промежуточный слой выполнен в форме рамы с выемкой, в которую помещен функциональный элемент. Третий промежуточный слой также может быть образован из термопластичной пленки, в которой выемка выполнена путем вырезания. В качестве альтернативы, третий промежуточный слой может быть выполнен из отрезков пленки, состыкованных вокруг функционального элемента. Предпочтительно, промежуточный слой образован, в целом, по меньшей мере, из трех плоскостно расположенных друг на друге термопластичных слоев, при этом, в среднем слое имеется выемка, в которую вставлен функциональный элемент. В процессе изготовления третий промежуточный слой размещают между первым и вторым промежуточными слоями, при этом, боковые кромки всех промежуточных слоев, предпочтительно, совмещены. Третий промежуточный слой, предпочтительно, имеет такую же толщину, как функциональный элемент. Таким образом компенсируется локальная неоднородность толщины ветрового стекла, вводимая ограниченным определенным участком функциональным элементом, следовательно, может быть предотвращено раскалывание стекла при ламинировании.
Видимые при взгляде сквозь ветровое стекло боковые кромки функционального элемента, предпочтительно, плотно прилегают к третьему промежуточному слою, так что между боковыми кромками функционального элемента и сопряженными боковыми кромками промежуточного слоя нет никакого зазора. Это особенно важно для нижней кромки функционального элемента, которая обычно видима. Таким образом, граница между третьим промежуточным слоем и функциональным элементом не бросается в глаза.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения нижние кромки функционального элемента и тонированной области промежуточного слоя (слоев) соответствуют форме верхней кромки ветрового стекла, что создает привлекательный внешний вид. Поскольку верхняя кромка ветрового стекла обычно имеет изогнутую форму, в частности, вогнутую, то нижние кромки функционального элемента и тонированной области, предпочтительно, также выполнены изогнутыми. Особенно предпочтительно, нижняя кромка функционального элемента, по существу, параллельна верхней кромке ветрового стекла. Однако, также возможно, чтобы солнцезащитная бленда была выполнена из двух прямых половин, расположенных под углом друг к другу, и форма верхней кромки была приближена к V-образной.
В одном из вариантов осуществления изобретения функциональный элемент разделен на сегменты изолирующими линиями. Изолирующие линии, в частности, могут быть введены в поверхностные электроды, чтобы сегменты поверхностного электрода были электрически изолированы друг от друга. Отдельный сегмент независимо от других соединен с источником напряжения, поэтому сегментами можно управлять по отдельности. Таким образом, возможно переключение разных областей солнцезащитной бленды. Особенно предпочтительно, изолирующие линии и сегменты в смонтированном положении расположены горизонтально. Таким образом, пользователь может регулировать высоту солнцезащитной бленды. Термин «горизонтально» в данном контексте толкуется в широком смысле и означает направление распространения, которое в ветровом стекле проходит между боковыми кромками ветрового стекла. Изолирующие линии не должны быть обязательно прямыми, они могут быть немного изогнутыми, предпочтительно, соответствовать возможному изгибу верхней кромки ветрового стекла, в частности, быть, по существу, параллельными верхней кроме ветрового стекла. Естественно, также возможны вертикальные изолирующие линии.
Ширина изолирующих линий составляет, например, от 5 мкм до 500 мкм, в частности, от 20 мкм до 200 мкм. Ширина сегмента, т.е., расстояние между соседними линиями может быть выбрано специалистом в соответствии с конкретными условиями.
Изолирующие линии могут быть выполнены во время изготовления функционального элемента путем лазерной абляции, механического срезания или травления. Уже ламинированные многослойные пленки также могут быть впоследствии сегментированы путем лазерной абляции.
Верхняя кромка и боковые кромки или все боковые кромки функционального элемента в поле зрения сквозь композитное стекло, предпочтительно, закрыты непрозрачным печатным покрытием или наружной рамкой. Ветровые стекла обычно снабжают периферическим печатным покрытием из непрозрачной эмали, которое, в частности, служит для того, чтобы защитить от УФ-излучения и оптически скрыть клей, применяемый для установки ветрового стекла. Это периферическое печатное покрытие, предпочтительно, используют для того, чтобы скрыть верхнюю кромку и боковые кромки функционального элемента, а также необходимые электрические соединения. Тогда солнцезащитная бленда выигрышно интегрируется во внешний вид ветрового стекла, и только нижняя кромка потенциально может быть различима наблюдателем. Предпочтительно, как наружное стекло, так и внутреннее стекло снабжено печатным покрытием, так что с обеих сторон сквозное обозрение невозможно.
Функциональный элемент также может иметь выемки или отверстия, например, в области, так называемых, окон для датчиков или камер. Эти области предназначены для установки датчиков или камер, например, датчиков дождя, функционирование которых могло бы нарушаться при наличии регулируемого функционального элемента на пути лучей. Также возможна реализация солнцезащитной бленды, по меньшей мере, с двумя отделенными друг от друга функциональными элементами, при этом, функциональные элементы отстоят друг от друга на некоторое расстояние, образующее пространство для установки датчиков или камер.
Функциональный элемент (или все функциональные элементы в описанном выше случае наличия множества функциональных элементов), предпочтительно, расположен на всей ширине композитного стекла или ветрового стекла за вычетом краевых областей с обеих сторон, имеющих ширину, например, от 2 мм до 50 мм. Также от верхней кромки функциональный элемент отстоит на расстояние, например, от 2 мм до 200 мм. Таким образом, функциональный элемент инкапсулирован внутри промежуточного слоя и защищен от контакта с окружающей атмосферой и коррозии.
Наружное стекло и внутреннее стекло, предпочтительно, выполнены из стекла, особенно предпочтительно, калиево-натриевого стекла, из которого обычно изготавливают оконные стекла. Однако, эти стекла также могут быть выполнены из других сортов стекла, например, кварцевого стекла, боросиликатного стекла или алюмосиликатного стекла; либо из жестких прозрачных пластмасс, например, поликарбоната или полиметилметакрилата. Стекла могут быть бесцветными, а также тонированными или окрашенными. Ветровые стекла в центральной области обзора должны иметь достаточное светопропускание, предпочтительно, по меньшей мере, 70% в основной области А согласно ECE-R43.
Наружное стекло, внутреннее стекло и/или промежуточный слой могут иметь дополнительные надлежащие, известные сами по себе, покрытия, например, противоотражательные покрытия, покрытия против прилипания, покрытия против царапин, фотокаталитические покрытия или солнцезащитные покрытия или энергосберегающие покрытия.
Толщина наружного стекла и внутреннего стекла может варьироваться в широком диапазоне и согласовываться с конкретными условиями. Предпочтительно, толщина наружного стекла и внутреннего стекла составляет от 0,5 мм до 5 мм, особенно предпочтительно, от 1 мм до 3 мм.
Изобретение также охватывает способ изготовления функционального элемента с электрически регулируемыми оптическими свойствами, при этом, по меньшей мере:
а) обеспечивают набор из следующей последовательности слоев: первая пленка-подложка, первый поверхностный электрод, активный слой, второй поверхностный электрод и вторая пленка-подложка,
b) укорачивают первую пленку-подложку, по меньшей мере, на одной боковой кромке, предпочтительно, на всех боковых кромках на область шириной u, посредством чего образуется выступающая область второй пленки-подложки, и
с) загибают выступающую область второй пленки-подложки вокруг укороченной боковой кромки первой пленки-подложки.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению способа располагают электрический контакт, такой как сборная шина (busbar), в выступающей области второй пленки-подложки. Электрический контакт может быть соединен с поверхностным электродом на второй пленке-подложке.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления соответствующего изобретению способа между стадиями b) и с) способа удаляют второй поверхностный электрод в выступающей области, предпочтительно, механическим, химическим и/или физическим способом, особенно предпочтительно, путем лазерной абляции. В качестве альтернативы, поверхностный электрод может быть обработан физическим или химическим способом, посредством которого обеспечивается его электрическая изоляция. Все это нужно для предотвращения короткого замыкания между первым и вторым электродами. Для сложных форм, преимущественно, применяют дополнительные вырезы и/или дополнительные материалы (пластиковую ленту).
В другом предпочтительном варианте осуществления соответствующего изобретению способа укорачивают вторую пленку-подложку, по меньшей мере, в одной области еще одной боковой кромки, посредством чего образуется выступающая область первой пленки-подложки, которую затем загибают вокруг второй пленки-подложки. В этой области, предпочтительно, может быть расположен другой электрический контакт, такой как сборная шина. Электрический контакт может быть соединен с поверхностным электродом на первой пленке-подложке.
Кроме этого, другой аспект изобретения охватывает способ изготовления соответствующего изобретению композитного стекла, при этом, по меньшей мере,
а) располагают наружное стекло, первый промежуточный слой, соответствующий изобретению функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами, второй промежуточный слой и внутреннее стекло в указанном порядке,
b) соединяют посредством ламинирования наружное стекло и внутреннее стекло, при этом, из первого промежуточного слоя и второго промежуточного слоя образуется промежуточный слой со встроенным в него функциональным элементом.
Электрическое соединение поверхностных электродов функционального элемента осуществляют, предпочтительно, до ламинирования композитного стекла.
Возможно имеющиеся печатные покрытия, например, непрозрачное маскирующее покрытие или печатные сборные шины для электрического соединения функционального элемента выполняют, предпочтительно, способом трафаретной печати.
Ламинирование проводят, предпочтительно, под действием нагревания, вакуума и/или давления. Могут быть применены известные, сами по себе, способы ламинирования, например, способы автоклавирования, вакуумного мешка, вакуумного кольца, каландрования, вакуумного ламинирования или их сочетание.
Изобретение также относится к применению соответствующего изобретению композитного стекла с электрически регулируемым функциональным элементом в качестве внутреннего остекления или наружного остекления транспортного средства или здания, при этом, электрически регулируемый функциональный элемент применяют в качестве противосолнечной защиты, термической защиты или визуальной защиты.
Изобретение также относится к применению соответствующего изобретению композитного стекла в качестве ветрового стекла или стекла на крыше транспортного средства, при этом, электрически регулируемый функциональный элемент применяют в качестве солнцезащитной бленды. При этом, также может быть выгодным применение сегментирования, чтобы в отсутствие шторы или бленды можно было по отдельности локально регулировать приток солнечного света.
Одним из значительных преимуществ изобретения, как в случае композитного стекла, так и ветрового стекла, является то, что можно отказаться от классического, прикрепляемого к крыше транспортного средства, механически опускаемого солнцезащитного козырька. Таким образом изобретение охватывает также транспортное средства, предпочтительно, автомобиль, в частности, легковой автомобиль, в котором отсутствует классический солнцезащитный козырек.
Изобретение охватывает также применение тонированной или окрашенной области промежуточного слоя для соединения функционального элемента с электрически регулируемыми оптическими свойствами с наружным стеклом или внутренним стеклом ветрового стекла, при этом, посредством тонированной или окрашенной области промежуточного слоя и функционального элемента реализуется электрически регулируемая солнцезащитная бленда. Понятно, что тонированная или окрашенная область может занимать всю поверхность и охватывать весь промежуточный слой.
Далее изобретение дополнительно поясняется со ссылкой на чертежи и примеры вариантов его осуществления. Чертежи представляют собой схематичное изображение и выполнены не в масштабе. Чертежи никоим образом не ограничивают изобретение. На чертежах показано:
Фиг. 1 - увеличенное изображение частичного разреза соответствующего изобретению функционального элемента,
Фиг. 2А - вид сверху на соответствующее изобретению композитное стекло,
Фиг. 2В - поперечное сечение композитного стекла фиг. 2А по Х-Х’,
Фиг. 3А, 3В, 3С, 3D - отдельные стадии способа изготовления соответствующего изобретению функционального элемента и
Фиг. 4 - пример осуществления соответствующего изобретению способа в виде блок-схемы.
На фиг. 1 представлено увеличенное изображение частичного разреза функционального элемента 5 в области боковой кромки 5.1 функционального элемента.
Регулируемый функциональный элемент 5 представляет собой, например, многослойную пленку PDLC, состоящую из активного слоя 11, расположенного между первым поверхностным электродом 12 и вторым поверхностным электродом 13. Первый поверхностный электрод 12 на обращенной от активного слоя 11 поверхности снабжен пленкой подложкой 14, обеспечивающей стабилизацию поверхностного электрода 12. Второй поверхностный электрод 13 на обращенной от активного слоя 11 поверхности снабжен пленкой подложкой 15, обеспечивающей стабилизацию второго поверхностного электрода 13. Активный слой 11 включает полимерную матрицу с диспергированными в ней жидкими кристаллами, которые ориентируются в зависимости от прикладываемого посредством поверхностных электродов 12, 13 напряжения, таким образом, может осуществляться регулирование оптических свойств. Пленки-подложки 14, 15 образованы из РЕТ и имеют толщину, например, 0,14 мм. Пленки-подложки 14, 15 снабжены обращенным к активному слою 11 покрытием из ITO толщиной, примерно, 100 нм, которое образует поверхностные электроды 12, 13. Поверхностные электроды 12, 13 выполнены, например, известным образом способом напыления. Поверхностные электроды 12, 13 посредством не показанной сборной шины (например, серебросодержащей, выполненной путем трафаретной печати) и не показанного кабеля могут быть соединены с бортовой электроникой.
В представленном примерном варианте осуществления изобретения вторая пленка-подложка 15 выполнена удлиненной по сравнению с первой пленкой-подложкой 14, что в последующем описании также называется выступом или выступающей областью 15.1. Вторая пленка-подложка 15 в выступающей области 15.1 на боковой кромке 5.1 загнута вокруг первой пленки-подложки 14. Таким образом, выходная поверхность 20.1 активного слоя 11 на боковой кромке 5.1 полностью закрыта и герметизирована. В данном случае, выходная поверхность 20.1 - это поверхность активного слоя 11, которая проходит между первой и второй пленками-подложками 14, 15 с первым и вторым поверхностными электродами 12, 13 вдоль боковой кромки 5.1 функционального элемента 5 и на которой активный слой 11 в отсутствие идущей вокруг выступающей области 15.1 второй пленки-подложки 15 имеет доступ к среде вне функционального элемента 5. Внутренняя поверхность второй пленки-подложки 15 расположена в краевой области 14.1 наружной поверхности первой пленки-подложки 14. При этом, выражения «внутренняя поверхность» пленки-подложки и «наружная поверхность» пленки-подложки указывают на поверхности относительно функционального элемента 5.
Ширина w краевой области 14.1, т.е., поверхности контакта внутренней поверхности второй пленки-подложки 15 и наружной поверхности первой пленки-подложки 14 составляет, например, 10 мм и является, по существу, постоянной на всей длине боковой кромки 5.1.
На фиг. 2А и фиг. 2В показаны элементы соответствующего изобретению композитного стекла 100. Композитное стекло 100 включает наружное стекло 1 и внутреннее стекло 2, соединенные друг с другом посредством первого промежуточного слоя 3а и второго промежуточного слоя 3b. Наружное стекло 1 имеет толщину 2,1 мм и изготовлено, например, и бесцветного калиево-натриевого стекла. Внутреннее стекло 2 имеет толщину 1,6 мм и изготовлено, например, также из бесцветного калиево-натриевого стекла. Композитное стекло 100 имеет первую кромку, обозначенную D, которая в последующем описании называется верхней кромкой. Композитное стекло 100 имеет вторую кромку, обозначенную М, которая расположена напротив верхней кромки D и в последующем описании называется нижней кромкой. Композитное стекло 100 может быть размещен, например, в качестве архитектурного остекления в оконной раме вместе с другими стеклами с образованием изолирующего остекления или в крыше транспортного средства в качестве остекления крыши. Понятно, что согласно изобретению выгодным образом также могут быть изготовлены композитные стекла для разделительных перегородок, боковых окон или задних окон.
Между первым промежуточным слоем 3а и вторым промежуточным слоем 3b расположен соответствующий изобретению функциональный элемент 5, оптические свойства которого можно регулировать путем изменения электрического напряжения. Электрические соединения для упрощения чертежа не показаны.
Представленный на фиг. 1 соответствующий изобретению функциональный элемент это, например, увеличенная область Z, которая далее также воспроизведена на фиг. 3D.
Промежуточные слои 3а, 3b, каждый, включают термопластичную пленку толщиной 0,38 мм. Промежуточные слои 3а, 3b состоят, например, из 78% вес. поливинилбутираля (PVB) и 20% вес. триэтиленгликоль-бис(2-этилгексаноат)а в качестве пластификатора.
В данном примерном варианте осуществления изобретения боковые кромки 5.1, 5.2, 5.3 герметизированы согласно изобретению при помощи загнутой второй пленки-подложки 15. Четвертая боковая кромка 5.4 герметизирована согласно изобретению при помощи загнутой первой пленки-подложки 14.
Композитные стекла 100 такого рода в ходе испытаний на старение продемонстрировали значительно меньшее высветление в краевой области функционального элемента, поскольку диффузия пластификатора из промежуточных слоев 3а, 3b в функциональный элемент 5 и, следовательно, ухудшение свойств функционального элемента 5 исключены.
В одном из выгодных усовершенствованных вариантов соответствующего изобретению функционального элемента 5, между соприкасающимися участками второй пленки-подложки 15 и краевой области 14.1 первой пленки-подложки находится клеящее средство, например, клей на основе акрилата, обеспечивающий прочное соединение пленок-подложек 14, 15. Клеевое соединение препятствует смещению пленок-подложек 14, 15 во время монтажа. Одновременно исключается попадание пузырьков воздуха и соответствующие оптические искажения и ухудшение качества, поскольку загнутый участок второй пленки-подложки 15 плотно прилегает к первой пленке-подложке 14.
Понятно, что соответствующий изобретению композитное стекло не ограничивается представленным примерным вариантом его осуществления. Другие, не представленные примерные варианты осуществления охватывают, например, ветровые стекла или остекление крыши транспортных средств и применение электрически регулируемого функционального элемента 5 в качестве солнцезащитной бленды.
На фиг. 3А, 3В, 3С и 3D показаны примерные варианты осуществления соответствующего изобретению функционального элемента 5 в процессе его изготовления.
На фиг. 4 показан пример осуществления соответствующего изобретению способа изготовления в виде блок-схемы, включающей стадии S1 - S4 способа.
Сначала на первой стадии S1 способа обеспечивают набор из следующей последовательности слоев: первая пленка-подложка 14, первый поверхностный электрод 12, активный слой 11, второй поверхностный электрод 13 и вторая пленка-подложка 15. Такие наборы, например, выпускаются серийно в форме многослойного пленочного материала как продаваемый на метры товар. Затем продаваемый на метры товар приводят в соответствие с требованиями и вырезают по размерам будущего варианта применения, например, при помощи лазерной резки.
На фиг. 3А представлено увеличенное изображение боковой кромки 5.1 такого набора слоев на первой стадии S1 способа. Различные элементы набора слоев, т.е., первая пленка-подложка 14, первый поверхностный электрод 12, активный слой 11, второй поверхностный электрод 13 и вторая пленка-подложка 15 имеют одинаковые размеры и уложены друг на друга конгруэнтно.
На второй стадии S2 способа, например, от первой пленки-подложки 14, по меньшей мере, на одной боковой кромке, предпочтительно, на всех боковых кромках набора слоев отрезают область шириной u, при этом, образуется выступающая область 15.1 второй пленки-подложки 15. Результат для боковой кромки 5.1 показан на фиг. 3В. Обрезание выполняют, например, механически при помощи лезвия вдоль параллельной линии, отстоящей на расстояние u от боковой кромки первой пленки-подложки 14.
На третьей стадии S3 способа из выступающей области 15.1 удаляют активный слой 11 и второй поверхностный электрод 13. Активный слой 11, например, может быть смыт при помощи ткани и растворителя, такого как вода или этанол. Результат показан, соответственно, на фиг. 3С. Поверхностный электрод 13 может быть удален, например, путем лазерной абляции.
На четвертой стадии S4 способа вторую пленку-подложку 15 загибают вокруг обрезанной боковой кромки 5.1 первой пленки подложки 14 и располагают на наружной поверхности первой пленки-подложки 14 в краевой области 14.1. Результат показан, соответственно, на фиг. 3D.
При этом, вторая пленка-подложка 15, необязательно, может быть на всей поверхности соединена с первой пленкой-подложкой 14, например, путем склеивания. На отогнутой пленке-подложке 14, предпочтительно, в краевой области, например, по меньшей мере, шириной w=4 мм не должен присутствовать клей, поскольку в противном случае возможно нежелательное высветление кромки.
Независимо от этого, при ламинировании соответствующего изобретению функционального элемента 5 в композитном стекле 100 и под действием внутреннего давления в готовом композитном стекле 100 вторая пленка-подложка 15 и первая пленка-подложка 14 в краевой области 14.1 плотно прижимаются друг к другу и скрепляются, благодаря чему обеспечивается герметичное уплотнение.
Перечень ссылочных обозначений:
1 Наружное стекло
2 Внутреннее стекло
3а Первый промежуточный слой
3b Второй промежуточный слой
5 Функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами
5.1, 5.2, 5.3, 5.4 Боковые кромки функционального элемента 5
11 Активный слой функционального элемента 5
12 Первый поверхностный электрод функционального элемента 5
13 Второй поверхностный электрод функционального элемента 5
14 Первая пленка-подложка
14.1 Краевая область первой пленки-подложки
15 Вторая пленка-подложка
15.1 Выступающая область второй пленки-подложки
20.1 Выходная поверхность
100 Композитное стекло
D Верхняя кромка ветрового стекла, кромка крыши
M Нижняя кромка ветрового стекла, кромка двигателя
u Выступ, ширина выступающей области 15.1
w Ширина краевой области 14.1
X-X’ Линия сечения
Z Увеличенная область