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具有电可控光学特性的复合板的制作方法

2022-06-12 06:40:01 来源:中国专利 TAG:

1.本发明涉及一种具有电可切换光学特性的复合板和一种用于制造复合板的方法。


背景技术:

2.当交通工具乘员关闭滑动顶盖的机械遮光板时,所述交通工具乘员经常不仅仅想要减少进入交通工具内部中的光量。代替地,可能有意的是,被保护免受通过到达交通工具内的热辐射引起的热量。这种遮暗功能(abdunkelungsfunktion)可以通过具有电可控光学特性的复合板实现,所述复合板允许响应于所施加的电压来改变光透射。为此可以使用电致变色材料。
3.一般来说,对于这些技术,在具有较低光透射的遮暗的情况下,也总是发生传热减少,也就是说较低的能量透射(te-透射能(transmitted energy))和较低的总太阳能透射(tts-总太阳能透射(transmission of total solar energy))。相反地,具有较高光透射的照亮总是随着传热增加而出现。spd(悬浮粒子装置(suspended particle devices))和一些电致变色元件以这种方式起作用。
4.然而,发明人已经发现,在一些电致变色材料的情况下可能发生:在亮状态和遮暗状态之间发生透射光谱向红外区中的偏移。在这种情况下,板虽然在可见光谱范围内被遮暗,然而热辐射增强地进入到交通工具的内部空间中。这可能导致对交通工具乘员的令人不快的热刺激。


技术实现要素:

5.本发明的任务是提供一种复合板,利用所述复合板可以防止热刺激,在控制电致变色功能元件时在透射光谱的偏移的情况下可能出现所述热刺激。
6.根据第一方面,该技术任务通过具有电可控光学特性的复合板解决,所述复合板具有外板和内板,所述外板和内板经由中间层以面的方式相互连接;中间层内的具有电可控光学特性的电致变色功能元件,其中总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下高和/或能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下高;以及至少一个红外保护层,所述红外保护层布置或施加在内板的朝向中间层的内侧表面、外板的朝向中间层的内侧表面上或中间层内,其中红外保护层具有至少一个含银的层。红外保护层与电致变色功能元件共同起作用,使得通过复合板(100)的总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下低和/或通过复合板(100)的能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下低。
7.红外保护层具有至少一个含银的层。红外保护层阻挡红外辐射,并且使可见光通过。由此,即使由于电致变色功能元件的切换而发生透射光谱的偏移,通过这种复合玻璃板也防止红外辐射进入。可以例如在汽车领域中使用复合玻璃板。在这种情况下,内板与交通工具内部空间邻接,而外板与外部环境邻接。电致变色功能元件借助于可逆氧化还原反应从遮暗状态变换为亮状态。可见光谱范围或可见光被理解为380 nm至780 nm的光谱范围。
8.在本发明的意义上,“阻挡红外辐射”是指红外保护层至少部分地反射和/或吸收
红外辐射。红外保护层特别优选地反射红外辐射。红外辐射的反射具有以下优点,即复合板不如此强地升温。
9.电致变色功能元件是具有可切换、可控或可调节光学特性的元件。通过施加电压可以主动地影响光的透射。以安装到复合板中的方式,用户可以例如从透明(亮状态)切换到不太透明的状态,即复合板的暗或遮暗状态。分层次(abstufung)也是可能的。
10.根据本发明的复合板可以具有的电致变色功能元件对于本领域技术人员是已知的。这些电致变色功能元件可以例如如在us 5321544、us 5404244、us 7372610 b2、us 7593154 b2、wo 2012/007334 a1、wo 2017/102900 a1或us 20120026573 a1中公开的那样构建。
11.电致变色功能元件优选地按以下顺序包括:-第一平面电极,-工作电极,-电解质,-对应电极,和-第二平面电极。
12.第一平面电极和第二平面电极被设置用于与电压源电连接。所有提到的层优选地彼此牢固地连接。所有提到的层优选地彼此重合地布置。工作电极经常也被称为电致变色层,并且对应电极被称为离子存储器。
13.工作电极和对应电极能够可逆地储存电荷。在此,工作电极在储存状态和清除状态下的氧化态在其设色上不同,其中这些状态之一是亮的,而另一状态是遮暗的。储存反应可以通过外部施加的电位差来控制。电致变色功能元件的可通过电位调整的颜色优选地放置在从蓝至黑的颜色范围内,尤其是可调整的颜色是黑色的。用于在电致变色功能元件的亮和暗之间进行变换的电位范围优选地处于0 v至7 v并且特别优选地处于0.5 v至5 v直流电压。
14.第一平面电极和第二平面电极优选地是透明的且导电的。所述第一平面电极和第二平面电极优选地包含至少一种金属、金属合金或透明导电氧化物(transparent conducting oxide,tco)。第一平面电极和第二平面电极特别优选地包含银、金、铜、镍、铬、钨、石墨、钼和/或透明导电氧化物、优选地氧化铟锡(ito)、掺氟氧化锡(sno2:f)、掺锑氧化锡、掺铝氧化锌、掺硼氧化锌或掺镓氧化锌。
15.如果第一平面电极和/或第二平面电极基于金属构造,则第一平面电极和/或第二平面电极优选地具有分别1 nm至50 nm、优选地2 nm至30 nm、特别优选地3 nm至15 nm的总层厚。如果第一平面电极和/或第二平面电极基于透明导电氧化物构造,则所述第一平面电极和/或第二平面电极优选地具有20 nm至2μm、特别优选地50 nm至1μm、完全特别优选地100 nm至600 nm并且尤其是300 nm至500 nm的总厚度。由此,实现工作电极和对应电极的有利电接触以及层的良好水平导电性。在本发明的意义上,第一和第二平面电极是薄的层。
16.如果某物“基于”聚合材料构造,则该某物多数、即至少50%、优选地至少60%并且尤其是至少70%由这种材料组成。该某物因此还可以包含其他材料、诸如稳定剂或增塑剂。
17.如果正在谈到薄的层(薄层),适用的是:如果某物“基于”材料构造,则该某物多数由这种材料组成,尤其是除了可能的杂质或掺杂外,基本上由这种材料组成。
18.第一平面电极和第二平面电极的层电阻总计优选地为0.01欧姆/平方至100欧姆/平方,特别优选地为欧姆/平方至20欧姆/平方,完全特别优选地0.5欧姆/平方至5欧姆/平方。在该范围中,确保电致变色功能元件的电极之间的足够大的通过电流,所述通过电流能够实现工作电极和对应电极的最优工作模式。
19.工作电极可以基于无机或有机材料构造。工作电极优选地基于氧化钨构造,然而也可以基于氧化钼、氧化钛或氧化铌以及其混合物构造。工作电极也可以基于聚吡咯、pedot(聚-3,4-亚乙二氧基噻吩)和聚苯胺以及其混合物构造。对应电极可以例如基于氧化钛、氧化铈、六氰基铁酸(ii/iii)铁(iii)(eisen(iii)-hexacyanidoferrat(ii/iii))和氧化镍以及其混合物构造。电解质是离子导电的并且可以基于水合氧化钽层和水合氧化锑层构造。可替代地,电解质还可以基于包含锂离子的聚合物构造或基于氧化钽(v)和/或氧化锆(iv)构造。
20.在一种替代实施方式中,电致变色功能元件不包含电解质,其中工作电极本身用作电解质。因此,例如氧化钨可以根据氧化态接管电解质的功能。例如,在us 2014/0022621 a1中公开了这种实施方式。特别是应该参照us 2014/0022621 a1的图4f。
21.电致变色功能元件优选地此外包括第一薄膜和第二薄膜。在此情况下,第一平面电极以背离工作电极的面布置在第一薄膜上,并且第二平面电极以背离对应电极的面布置在第二薄膜上。第一薄膜和/或第二薄膜优选地是透明的。第一薄膜和/或第二薄膜优选地基于透明的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯和/或聚己内酯构造。电致变色功能元件的总层厚对于该实施方式优选地为0.2 mm至0.5 mm。
22.此外,外板和内板分别具有背离中间层的外侧表面。
23.如果某物“以面的方式布置在外板和内板之间”,则这在本发明的意义上意味着该某物可以布置在电致变色功能元件上、在之间(zwischen der)布置在外板的内侧表面上或内板的内侧表面上。在这种情况下,该某物可以在空间上直接施加在外板或内板上,或者通过其他层(诸如覆盖印刷物)布置在内板或外板上。用词语“以面的方式(fl
ä
chenm
äß
ig)”是指某物在复合板的整个主面的大部分上延伸。优选地,某物在复合板的主面上在至少60%上、特别优选地在至少70%上、完全特别优选地在至少90%上并且尤其在100%上延伸。
24.与电致变色功能元件相关的表达“亮状态”在本发明的意义上意味着电致变色功能元件具有对于可见光具有至少15%、优选地至少30%、特别优选地至少50%的光透射(tl)的最大透光性。相应地,与电致变色功能元件相关的表达“暗状态”或“遮暗状态”意味着电致变色功能元件具有对于可见光具有至多10%、优选地至多5%并且尤其是至多1%的光透射(tl)的最小透光性。
25.在本发明的一种特别有利的实施方式中,通过复合板(100)的光透射在电致变色功能元件(107)的遮暗状态下小于或等于15%,优选地小于或等于10%。对于使用这样的复合板例如作为顶盖板的交通工具的乘员而言,在光透射为15%或更低的情况下,亮度明显降低。由此交通工具的舒适性改善。
26.在复合板的一种特别有利的实施方式中,红外保护层以面的方式布置在外板和功能元件之间。由此例如实现以下技术优点,即红外光不能进入功能元件中并且该功能元件不能升温,并且实现最佳的热舒适性。
27.在复合板的另一有利的实施方式中,红外保护层以面的方式布置在内板和电致变
色功能元件之间。由此例如实现以下技术优点,即可以有效地抑制红外光的进入在复合板的另一有利的实施方式中,红外保护层施加在外板的内侧表面上或施加在聚对苯二甲酸乙二醇酯层上,其中聚对苯二甲酸乙二醇酯层布置在中间层内。红外保护层的层可以以涂覆方法被施加到聚对苯二甲酸乙二醇酯层上。聚对苯二甲酸乙二醇酯层用作金属层的衬底。由此例如同样实现以下技术优点,即可以有效地阻挡红外光。
28.在复合板的另一有利的实施方式中,红外保护层包括至少一个银层并且优选地包括多个银层。这样的银层在同时在可见光谱范围内高透射的情况下具有特别有利的导电性。银层的厚度优选地为5 nm至50 nm、特别优选地为8 nm至25 nm。在银层的厚度的该范围内,实现在可见光谱范围内有利地高的透射和特别有利的导电性。
29.至少一个介电层优选地分别布置在覆层的两个相邻银层之间。另一介电层优选地布置在第一银层下方和/或最后的银层上方。介电层包含至少一个由介电材料制成的单层,所述介电材料例如包含氮化物、例如氮化硅或氧化物、例如氧化铝。但是,介电层也可以包括多个单层,例如介电材料的单层、平滑层、适配层、阻挡层和/或减反射层。介电层的厚度例如为10 nm至200 nm。由此例如实现以下技术优点,即可以有效地阻挡红外光。当红外保护层包括至少两个银层、特别优选地三个银层并且尤其是正好三个银层时,特别好地实现对红外光的阻挡。
30.在复合板的另一有利的实施方式中,能量透射te在800 nm至2500 nm的光谱范围中在复合板的亮状态下小于或等于25%,优选地小于或等于15%,并且尤其是小于或等于5%。
31.对于处于亮状态下的复合板,总太阳能透射tts优选地小于或等于35%,特别优选地小于或等于25%,尤其是小于或等于15%。由此例如同样实现以下技术优点,即有效地减少在复合玻璃板后面的升温。
32.通过复合板的光透射tl在电致变色功能元件的亮状态下优选地大于或等于5%,特别优选地大于或等于10%并且完全特别优选地大于或等于20%。光透射tl优选地通过复合板在电致变色功能元件的遮暗状态下优选地小于或等于10%,特别优选地小于或等于5%并且尤其是小于或等于1%。这些是针对在各自情况下(亮或遮暗)对于在具有这样的复合板的交通工具中的乘员而言被感觉为令人愉悦的的光的透射度。
33.能量透射te和总太阳能透射tts是通过复合板进入交通工具或建筑物的热量的量度。非常高的te或tts值因此意味着建筑物或交通工具吸收非常多的热量。这通常使乘员或居民的热舒适性恶化。
34.可以根据针对建筑物窗用玻璃的iso 9050(2003-08)对于光透射度tl、能量透射te和总太阳能透射tts进行求平均值。也可以借助于针对交通工具窗用玻璃的iso 13837(2008-04)确定te和tts。应用以下公式来计算针对(380 nm至780 nm的)可见光谱范围的tl:,其中是所使用的光类型(a)的相对光谱分布(参见iso/cie 10526),是窗用玻璃的光谱穿透性,是人眼的灵敏度曲线(参见iso/cie 10527)并且是波长间隔。
35.应用以下公式来计算te:。
36.其中是太阳辐射的相对光谱分布。tts又是有te和二次传热组成的总和。二次传热是指基于对流和由玻璃重新发射的红外辐射的热量分量。。
37.其中he和hi分别表示向外和向内换热的换热系数。根据iso 9050标准,可以使用以下数值:和,表示层的发射率。
38.在本发明的一种特别有利的实施方式中,复合板包括降低发射率的覆层。降低发射率的覆层优选地被施加在内板的外侧表面上。通过将红外保护层与降低发射率的层组合,可以在电致变色功能元件的遮暗状态下特别强烈地降低总太阳能透射tts。
39.降低发射率的覆层是反射热辐射的覆层。这样的覆层经常也被称为低辐射覆层或低发射率覆层。所述降低发射率的覆层具有避免热量入射到内部空间(板本身的热辐射)以及同样避免热量从内部空间辐射出的功能。在本发明的意义上,发射率被理解为根据标准en 12898在283k下的法向(normale)发射率。
40.降低发射率的覆层优选地是薄的层的序列(层结构、层堆叠)。在此,层是导电层,而覆层的光学特性(透射和反射性)最大程度地可以由其余层确定,并且由此可以通过其配置有针对性地被调整。具有优选地至多1.8并且特别优选地至多1.6的低折射率的所谓抗反射层或减反射层就此而论具有特殊影响。这些抗反射层可以尤其是干涉效应而提高通过板的透射并且降低反射性。该效果决定性地取决于折射率和层厚。
41.在一种有利的扩展方案中,降低发射率的覆层包含至少一种透明的导电氧化物(tco,transparent conductive oxide(透明导电氧化物))。这样的层是抗腐蚀的,并且可以被使用在暴露的表面上。降低发射率的覆层优选地包含氧化铟锡(ito,indium tin oxide(氧化铟锡))。但是可替代地,降低发射率的覆层还可以例如包含铟锌混合氧化物(izo)、掺镓氧化锡(gzo)、掺氟氧化锡(sno2:f)或掺锑氧化锡(sno2:sb)。这样的层(tco层)优选地布置在两个介电层之间。常见的介电层例如是:-抗反射层,例如基于氮化硅、硅金属混合氮化物、例如氮化硅锆、氧化钛、氮化铝或氧化锡,具有例如10 nm至100 nm的层厚,所述抗反射层降低可见光的反射,并且从而提高被涂覆的板的透明度;-适配层,例如基于氧化锌(zno),具有例如3 nm至20 nm的层厚,所述适配层改善导电层的结晶度;-平滑层,例如基于锡、硅、钛、锆、铪、锌、镓和/或铟的非晶氧化物,尤其是基于锡锌混合氧化物(znsno),具有例如3 nm至20 nm的层厚,所述平滑层改善位于之上的层的表面结构。
42.降低发射率的覆层优选地从待涂覆的表面出发按以下顺序之一来构建:
或者。
43.这些层序列已经证明在发射降低和所反射的热辐射的量方面是特别有利的。
44.导电层的厚度优选地为50 nm至130 nm,特别优选地为60 nm至120 nm,例如为70 nm至100 nm。从而在光学透明度方面获得特别好的结果。每个氮化硅层的厚度彼此无关地优选地为1 nm至100 nm,特别优选地为5 nm至70 nm并且尤其是8 nm至65 nm。氧化硅层的厚度彼此无关地优选地为5 nm至80 nm,特别优选地为10 nm至60 nm并且尤其是为15 nm至50 nm。在该层厚范围内,在发射降低和所反射的热辐射的量方面实现特别好的结果。
45.降低发射率的覆层和红外保护层优选地是透明的并且不显著地限制通过玻璃板的透视。降低发射率的覆层和红外保护层的吸收在可见光谱范围内优选地为约1%至约20%。
46.根据本发明的复合板可以具有的降低发射率的覆层对于本领域技术人员是已知的。例如,所述降低发射率的覆层可以如在wo2018206236 a1中公开的那样构造。
47.在复合板的另一有利的实施方式中,红外保护层被构造用于反射射到的红外光。由此例如同样实现以下技术优点,即实现较低的能量透射te和较低的总太阳能透射tts。
48.在复合板的另一有利的实施方式中,红外保护层被构造用于吸收射到的红外光。由此例如同样实现以下技术优点,即减少红外光的进入。
49.在复合板的另一有利的实施方式中,电致变色功能元件布置在两个层之间,所述层包括聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚氨酯(pu)和/或环烯烃聚合物(cop)。这些层优选地基于聚乙烯醇缩丁醛(pvb)构建。这些层优选地包含至少一种增塑剂。由此例如实现以下技术优点,即功能元件嵌入在两个合适的层之间。中间层因此优选地由两个层构成。
50.在另一优选的扩展方案中,电致变色功能元件、更确切地说功能元件的侧边环绕地由第三层围绕。第三层被构造为框架式的,具有凹处,电致变色功能元件被插入到所述凹处中。第三层可以由热塑性薄膜构成,所述热塑性薄膜优选地包括聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚氨酯(pu)和/或环烯烃聚合物(cop)并且优选地包括至少一种增塑剂,其中凹处通过剪切被引入到了所述热塑性薄膜中。可替代地,第三层也可以由围绕功能元件的多个薄膜分段组成。中间层于是由总共至少三个彼此平面地相叠地布置的层构成,其中中间的层具有凹处,电致变色功能元件布置在所述凹处中。在制造时,第三层被布置在第一层和第二层之间,其中所有层的侧边优选地处于一致。第三层优选地大致具有与功能元件相同的厚度。由此补偿由位置受限的功能元件引入的局部厚度差,使得可以避免在层压时玻璃破裂并且形成改善的视觉外观。
51.在复合板的另一有利的实施方式中,所述层中的至少一个层包括用于在色彩上中性化电致变色功能元件的染料分子。可替代地,也可以通过添加染色热塑性层、优选地染色pvb薄膜来在通过复合板透视时中性化电致变色功能元件的颜色。染料分子或热塑性层的颜色优选地是黄色的或橙色的。通过以下方式实现该实施方式的优点,即可以补偿电致变色功能元件的本色。
52.在复合板的另一有利的实施方式中,电致变色功能元件和/或红外保护层具有0.1 mm至1 mm、优选地0.3 nm至0.5 mm nm的厚度。由此例如实现以下技术优点,即复合板在可
见范围中的透明度轻微地受影响。
53.在复合板的另一有利的实施方式中,外板和/或内板包含钠钙玻璃、石英玻璃或硼硅玻璃或由钠钙玻璃、石英玻璃或硼硅玻璃组成。内板和/或外板具有0.5 mm至15 mm、特别优选地1 mm至5 mm的厚度。由此例如同样实现技术优点,即对于外板和/或内板使用特别合适的材料。
54.外板和内板可以是扁平玻璃(平板玻璃)。这尤其是适合于建筑领域中的应用。可替代地,外板和内板也可以是弯曲的。这尤其是适合于交通工具领域中的应用。
55.根据第二方面,该技术任务通过一种用于制造复合板的方法来解决,所述复合板具有外板和内板,所述外板和内板经由中间层以面的方式相互连接。该方法包括步骤:-将红外保护层布置或施加到外板的朝向中间层的内侧表面、内板的朝向中间层的内侧表面上或不是或施加在中间层内,所述红外保护层具有至少一个含银的层。
56.将具有电可控光学特性的电致变色功能元件布置在中间层内,其中电致变色功能元件的总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下高,和/或电致变色功能元件的能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下高。
57.红外保护层在此与电致变色功能元件共同起作用,使得通过复合板的总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下低和/或通过复合板的能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下低。
58.此外,本发明涉及根据本发明的复合板在用于在陆上、空中或水上交通的运输工具中、尤其是在机动车中的用途,其中复合板可以例如被用作侧窗板和/或玻璃顶盖,优选地被用作玻璃顶盖。优选的是使用复合板作为交通工具玻璃顶盖。根据本发明的复合板还可以被用作功能性和/或装饰性单件以及用作家具、设备和建筑物中的构件。复合板也可以被用作透明显示器的组成部分。
59.本发明的不同扩展方案可以单独地或以任意的组合实现。尤其是,上面提到的和下面要阐述的特征不仅可以以给出的组合使用,而且可以以其他组合或单独地使用,而不脱离本发明的范围。
附图说明
60.根据附图和实施例更详细地阐述本发明。附图是示意图,并且不是按正确比例的。附图不以任何方式限制本发明。其中:图1示出通过具有多个层的复合板的示意性横截面视图,图2示出电致变色功能元件在无红外保护层的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射光谱,图3示出电致变色功能元件在无红外保护层的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射和反射光谱,图4示出电致变色功能元件在有红外保护层的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的光谱,图5示出具有降低发射率的覆层的示意性堆叠结构,图6示出具有着色热塑性层的另一示意性堆叠结构,图7a示出另一示意性堆叠结构,
图7b示出针对如图7a中所示的堆叠结构的光谱,图8a示出另一示意性堆叠结构,图8b示出针对如图8a中所示的堆叠结构的光谱,图9示出针对在无红外保护层的情况下包括spd功能元件的堆叠结构的光谱,图10示出针对在无红外保护层的情况下包括另一电致变色功能元件的堆叠结构的光谱,并且图11示出用于制造复合板的方法的框图。
具体实施方式
61.图1示出通过具有电可控光学特性的复合板100的示意性横截面视图。复合板100具有多个层。外板103经由中间层111以面的方式与内板105连接。外板103和内板105经由中间层111通过层压持久地稳定地相互连接。中间层111包括至少一个热塑性粘合薄膜。热塑性粘合薄膜包含至少一种热塑性聚合物,优选地乙烯醋酸乙烯酯(eva)和/或聚乙烯醇缩丁醛(pvb)。由此实现中间层111与外板103以及与内板105的连接。但是,热塑性粘合薄膜还可以例如至少包含聚氨酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙酸酯树脂、浇铸树脂、丙烯酸酯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯。热塑性粘合薄膜的厚度优选地为0.25 mm至1 mm,例如为0.38 mm或0.76 mm。
62.具有电可控光学特性的电致变色功能元件107布置在中间层111中,所述电致变色功能元件可以在亮状态和遮暗状态之间以电的方式被来回控制。在亮状态下,功能元件107减少红外辐射,而在切换为遮暗的状态下,功能元件107对于红外辐射是更可透过的(参见图2)。中间层111此外具有用于阻挡红外辐射的红外保护层109和两个聚己内酯层(pcl层)113,功能元件107布置在所述聚己内酯层之间。
63.功能元件107原则上可以例如施加在外板103或内板105的内侧表面上。用内侧表面表示板的朝向中间层的那个表面。在一种优选的构型中,功能元件107以面的方式布置在至少两个热塑性粘合薄膜之间。功能元件107在此经由至少一个第一热塑性粘合薄膜与外板103连接并且经由至少一个第二热塑性粘合薄膜与内板105连接。在此,第一和第二热塑性粘合薄膜与外板103或内板105接触,并且引起将功能元件107与外板103和内板105粘接成复合板100。
64.外板103和内板105通常可以包含未预加应力的、部分预加应力的或预加应力的玻璃、优选地平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃,或者透亮(klare)塑料、优选地刚性透亮塑料、尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物并且优选地具有0.5 mm至15 mm、特别优选地1 mm至5 mm的厚度。
65.图2作为波长的函数示出电致变色功能元件107在无红外保护层109的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射光谱。
66.在可见光谱范围(400-800 nm)中,电致变色功能元件107的透射在暗状态或遮暗状态下比在亮状态下低。而在红外范围(800-2500 nm)中,电致变色功能元件107的透射在遮暗状态下比在亮状态下高。在这种情况下,在切换功能元件107时,发生光谱的偏移。
67.透射曲线表明亮状态阻挡红外光,而遮暗状态使红外光通过。因此,对于遮暗状态的能量透射te和总太阳能透射tts与对于亮状态相比较高。
68.图3示出电致变色功能元件107在无红外保护层109的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射光谱。这些透射光谱对应于来自图2的那些透射光谱。附加地,示出功能元件107在亮状态下和在暗状态或遮暗状态下的反射光谱。
69.图4示出电致变色功能元件107在有附加红外保护层109的情况下在亮状态下和在暗或遮暗状态下的透射光谱。红外光的透射在功能元件107的遮暗状态下基本上被阻挡。与此相比地,红外光的反射在功能元件107的遮暗状态下更高。
70.通过红外保护层109、诸如红外吸收聚乙烯醇缩丁醛(pvb)或红外反射层,可以防止通过红外辐射引起的热刺激。合适的红外保护层109可以通过复合板100的堆叠结构的模拟和光学测量来确定。在此,目标是能量透射te在亮状态下比在遮暗状态下大(te(亮)》te(遮暗)),并且总太阳能透射tts在亮状态下同样比在遮暗状态下大(tts(亮)》tts(遮暗))。
71.证明在玻璃或聚对苯二甲酸乙二醇酯层(pet层)上的银基覆层能够对于遮暗状态比对于亮状态引起更低的能量透射te和更低的总太阳能透射tts。对此的原因是银覆层在近红外范围中具有高反射,并且在可见光谱范围中同样反射红色光。通过将银基红外保护层109与电致变色功能元件107组合,可以减少复合板100的红外透射,使得总太阳能透射tts对于遮暗状态比对于亮状态(tts(遮暗)《tts(亮))低。因此,遮暗导致在交通工具中防止放热,这被交通工具乘员期待。此外,可以通过添加黄色pvb中间层来在遮暗状态203下中性化电致变色(ec)功能元件107的蓝色。
72.根据堆叠结构,得出光透射tl、能量透射te和太阳能总透射tts的以下值。下面列举的层序列以从外向内的顺序进行。
73.1. 无红外保护层堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105内板105和外板103例如由钠钙玻璃组成。光透射tl(亮/遮暗):32%/1%能量透射te(亮/遮暗):18%/26%总太阳能透射tts(亮/遮暗):38%/44%2. 红外吸收pvb堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的红外保护层109/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105内板105和外板103例如由钠钙玻璃组成。在本示例中,红外保护层是基于pvb的红外吸收层。光透射tl(亮/遮暗):31%/1%能量透射te(亮/遮暗):17%/20%总太阳能透射tts(亮/遮暗):38%/40%3.非金属红外保护层
堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105光透射tl(亮/遮暗):32%/1%能量透射te(亮/遮暗):16%/16%总太阳能透射tts(亮/遮暗):33%/33%红外保护层109是由多个非金属干涉层组成的组合,所述非金属干涉层施加在薄膜上,所述薄膜以对可见范围中的透射的最小影响反射红外太阳能。
74.4. 具有3个银层的红外保护层堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105光透射tl(亮/遮暗):27%/0.8%能量透射te(亮/遮暗):12%/4%总太阳能透射tts(亮/遮暗):27%/21%在该示例中,红外保护层109由含银的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜组成,所述含银的透明聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜嵌入基于pvb的层113之间,以便引起针对有害太阳照射的保护屏障。在该示例中,红外保护层109具有3个银层。银层通过介电层彼此分离。
75.5. 具有2个银层的红外保护层堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105光透射tl(亮/遮暗):26%/0.8%能量透射te(亮/遮暗):13%/7%总太阳能透射tts(亮/遮暗):29%/25%红外保护层109是银基的并且反射自800 nm以上的红外范围内的光。在该示例中,红外保护层109具有2个银层。在该示例中,红外保护层109直接被施加到外板103的内侧表面、即朝向层113的表面上。
76.6. 具有3个银层的红外保护层堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105光透射tl(亮/遮暗):25%/0.8%能量透射te(亮/遮暗):11%/3%总太阳能透射tts(亮/遮暗):23%/17%具有3个银层的红外保护层109比如在示例6中所示的红外保护层109还要更好地
阻挡通过复合板的te和tts。
77.7. 具有3个银层的红外保护层和降低发射率的覆层堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105/降低发射率的覆层117具有低发射率的降低发射率的覆层117(低辐射(low-e)层)是被构造用于在室温下反射热辐射或降低发射的层。降低发射率的覆层117例如是具有ito层的层序列。反射的波长范围例如处于10μm。由于玻璃在该波长范围内不是透明的,因此该层位于内板100的外侧表面上。光透射tl(亮/遮暗):25%/0.8%能量透射te(亮/遮暗):11%/3%总太阳能透射tts(亮/遮暗):20%/13%图4、7和8示出具有号码6的上述示例的光学性能(optische verhalten),其中使用具有3个银层的红外保护层109。表明,除了围绕800 nm的波长的小峰值外,复合板100的红外透射在遮暗状态下可以完全被抑制。用于在汽车领域中应用的特别优选的堆叠结构是具有如在具有号码7的示例中所示的降低发射率的覆层117的组合。
78.此外,可以执行复合板100的配色。通常,同样可能的是将电致变色分子添加到电致变色功能元件107,所述电致变色分子切换到黄色或红色,以便总体上产生中性灰色。作为替代方案,也可以在热塑性层113中使用染料。优选地基于pvb构造的这样的被染色的热塑性层113不能主动地被切换并且同样地不仅影响亮状态而且影响遮暗状态。
79.图5示出复合玻璃板100的示意性堆叠结构。该堆叠结构对应于具有号码7的示例,该示例具有例如基于pvb构造的两个透亮层113。与示例1至6不同地,复合板100在内板105的外侧表面上具有降低发射率的覆层117。复合板100在亮状态、即透明状态和遮暗状态下具有不同的染色(参见表格1)。
80.表格1:针对来自图5的复合板100的亮和遮暗状态的染色。l*a*b*-颜色空间l*a*b*亮状态57-7.25.0遮暗状态87.9-18.0
81.图6示出复合玻璃板100的另一示意性堆叠结构。该堆叠结构对应于具有号码7的示例,其中例如基于pvb构造的透亮热塑性层113已被例如基于pvb构造的染色的黄色热塑性层115代替。由此关于功能元件107实现配色。利用染色的黄色层115执行配色。染料的浓度可以被适配于层115的厚度。由于染色层115的黄色,因此当功能层107的色值处于蓝色范围内时,获得复合板100的中性灰色。复合板100在亮状态、即透明状态和遮暗状态下具有相应的染色(参见表格2)。
82.表格2:针对来自图6的复合板100的亮和遮暗状态的染色。l*a*b*颜色空间l*a*b*亮状态57-9.111.0遮暗状态85.6-14.7
83.代替基于pvb构造的染色层115,可以使用其他层,诸如由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(eva)、聚氨酯(pu)或环烯烃聚合物(cop)制成的。同样内容适用于具有红外吸收粒子的声学pvb或pvb。
84.图7a示出通过具有多个层的复合板100的另一示意性横截面视图。图7b示出与图7a相关的光谱。复合板100具有作为内板105的着色下玻璃(vg10)。着色玻璃是具有光透射为28%的灰色玻璃。红外保护层109是外板103的内侧表面上的三层银层。通过复合板100的这种结构同样由于较低的光透射而涵盖切合实际的应用情况并且实现改善的颜色中性。
85.堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的着色内板105光透射tl(亮/遮暗):7.8%/0.2%能量透射te(亮/遮暗):3.5%/0.7%总太阳能透射tts(亮/遮暗):17.5%/15.6%图8a示出通过具有多个层的复合板100的另一示意性横截面视图。图8b示出与图8a相关的光谱。复合板100具有作为内板105的着色下玻璃(vg10)和降低发射率的覆层117,所述降低发射率的覆层被构造用于在室温下反射热辐射或降低发射。降低发射率的覆层例如是具有ito层的层序列。着色玻璃是具有光透射为28%的灰色玻璃。红外保护层109例如是三层银层,所述三层银层被施加在外板103的内侧表面上。通过复合板100的这种结构,由于较低的光透射而涵盖切合实际的应用情况。具有降低发射率的覆层117(低辐射层)的结构几乎具有与在图7b中所示的在无降低发射率的覆层117的情况下的光谱相同的光谱以及从而tl和te。但是具有降低发射率的覆层117的复合板100具有显著更好的tts值。这种效果通过降低发射率的覆层117实现。
86.堆叠结构-层厚:2.1 mm厚的外板103/红外保护层109/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/电致变色功能元件107/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的着色内板105/降低发射率的覆层117光透射tl(亮/遮暗):7.6%/0.2%能量透射te(亮/遮暗):3.4%/0.7%总太阳能透射tts(亮/遮暗):13.4%/11.2%图9作为波长的函数示出针对spd功能元件(spd-悬浮粒子装置)在不应用红外保护层109的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射光谱。spd功能元件被放入复合板100中,并且复合板100的堆叠结构为:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/spd功能元件/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105内板105和外板103例如由钠钙玻璃组成。
87.在可见光谱范围(380 nm至780 nm)中,spd功能元件的透射在暗状态或遮暗状态下比在亮状态下低。在红外范围(780 nm至2500 nm)中,spd功能元件的透射在遮暗状态下、尤其是在较高地频繁使用的(frequentierten)红外范围(780 nm至1300 nm)中同样比在亮状态下低。在这种情况下,在切换spd功能元件时,不发生偏移。
88.透射曲线表明,spd功能元件不具有以下疑难问题:亮状态阻挡红外光,而暗状态使红外光通过。对于遮暗状态的能量透射te和总太阳能透射tts与对于亮状态相比低得多。光透射tl(亮/遮暗):38.7%/0.8%能量透射te(亮/遮暗):50.9%/21.2%总太阳能透射tts(亮/遮暗):62.3%/40.8%图10作为波长的函数示出针对不在本发明的意义上起作用的另一电致变色功能元件在不应用红外保护层109的情况下在亮状态下和在遮暗状态下的透射光谱。另一电致变色功能元件不同于来自示例1至7和图1至8的电致变色功能元件107。该另一电致变色功能元件被使用在复合板100中,并且复合板100的堆叠结构为:2.1 mm厚的外板103/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/另一电致变色功能元件/0.38 mm厚的基于pvb的未染色层113/2.1 mm厚的内板105在可见光谱范围(400-800 nm)中,该另一电致变色功能元件的透射在暗状态或遮暗状态下比在亮状态下低。而在红外范围(800-2500 nm)中,该另一电致变色功能元件的透射在遮暗状态下比在亮状态下略低。
89.透射曲线表明,并非所有电致变色功能元件都具有以下疑难问题:亮状态阻挡红外光,而暗状态使红外光通过。针对特定的电致变色功能元件(例如在该示例中所示的电致变色功能元件),对于遮暗状态的能量透射te和总太阳能透射tts与对于亮状态相比低得多。光透射tl(亮/遮暗):56.9%/2.8%能量透射te(亮/遮暗):41.7%/2.0%总太阳能透射tts(亮/遮暗):55.6%/27.2%图11示出用于制造复合板100的方法的框图。在步骤s101中,将用于阻挡红外辐射的红外保护层109施加到外板103或内板104上或布置在中间层111内。在步骤s102中,将具有电可控光学特性的电致变色功能元件107布置在中间层111内。在电致变色功能元件情况下,总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下高和/或能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下高。随后,将外板103和内板105经由中间层111相互连接成复合板100。在此,通过复合板100的总太阳能透射tts在遮暗状态下比在亮状态下低和/或通过复合板(100)的能量透射te在遮暗状态下比在亮状态下低。
90.该复合板100在热舒适性(tts(亮)》tts(遮暗))、美学(颜色)和耐久性方面满足汽车制造商的预期。通过复合板100实现技术优点,即防止交通工具内部空间的不受欢迎的加热和交通工具乘员的热刺激。
91.结合本发明的各个实施方式阐述和示出的所有特征可以在根据本发明的主题中以不同的组合设置,以便同时实现所述特征的有利的效应。
92.所有方法步骤都可以通过适合于执行各自方法步骤的设备来实现。由具体特征执行的所有功能都可以是方法的方法步骤。
93.本发明的保护范围由权利要求书给出,并且不受在说明书中阐述的或在图中示出的特征限制。
94.附图标记列表100 复合玻璃板
103 外板105 内板107 电致变色功能元件109 红外保护层111 中间层113 层115 染色层117 降低发射率的覆层。
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