Изобретение относится к PDLC-окну транспортного средства с улучшенными оптическими свойствами.
PDLC-слои (от английского PDLC=polymer dispersed liquid crystal, диспергированный в полимере жидкий кристалл) чаще всего представляют собой белые пленки, светопропускание которых может изменяться при приложении электрического напряжения, в частности, они могут переключаться между прозрачным режимом и непрозрачным режимом.
PDLC-окна, называемые также PDLC-стеклом или "умным стеклом" (по-английски smart glazing), представляют собой оконные стекла, которые содержат такой PDLC-слой и поэтому могут переключаться между прозрачным и непрозрачным режимами.
Сегодняшний рынок PDLC-стекол направлен, в частности, на их применение в качестве окон в строительной промышленности. Однако окна из PDLC-стекла представляют также интерес для транспортных средств, в частности, для остекления автомобилей. Здесь они могут, например, сделать излишней установку солнцезащитных козырьков.
В заявке US 2016/325529 A1 описывается PDLC-стекло, которое выполнено со светоизлучающими элементами на основе светодиодов, так что, если это желательно для пользователя, яркость на внутренней стороне стекла может также регулироваться при активированном PDLC-слое и при необходимости повышаться. В US 2016/325529 A1 описана также возможность сильного тонирования наружных компонентов стекла.
В документе WO 2017/135182 A1 описано PDLC-стекло, у которого внутренний по отношению к PDLC-слою и внешний по отношению к PDLC-слою слои являются тонированными, чтобы уменьшить пропускание света и энергии.
Однако при использовании PDLC-стекла для остекления автомобилей необходимо учитывать особые требования к оптическим свойствам, которые требуют корректировки.
Если, например, солнце светит на PDLC-стекло, появляется белая дымка, которая мешает четкому обзору. Введение PDLC в остекление транспортного средства повышает также мутность. В частности, белые PDLC-слои в оконном стекле с высоким пропусканием, например, с коэффициентом светопропускания более 70%, что обычно требуется для ветровых и передних боковых стекол транспортного средства, демонстрируют нежелательное помутнение. В современных застекленных крышах автомобилей светопропускание TL(A) обычно составляет от 7% до 25%.
В WO 2017/157626 описывается ветровое стекло, содержащее наружный стеклянный лист и внутренний стеклянный лист, которые соединены друг с другом через промежуточный слой, причем выше центральной зоны обзора с высоким светопропусканием в промежуточный слой введен функциональный элемент с электрически регулируемыми оптическими свойствами, который через участок первого термопластичного слоя соединен с наружным стеклянным листом и через участок второго термопластичного слоя соединен с внутренним стеклянным листом, причем указанный участок первого термопластичного слоя и/или указанный участок второго термопластичного слоя является тонированным или окрашенным. Для участка первого термопластичного слоя подходящим считается пропускание в диапазоне видимого спектра от 10% до 50%, в частности, от 20% до 40%. Заявка DE 10043141 A1 от Webasto относится к системе остекления транспортного средства с переменным светопропусканием, состоящей из наружного стеклянного листа, внутреннего стеклянного листа и элемента для изменения прозрачности, который образован из слоя или пленки, к которым может прикладываться переменное электрическое напряжение.
В WO 2014/023475 A1 описана переключаемая многослойная стеклянная конструкция с двумя наружными стеклянными листами, промежуточным слоем из термопластичных полимерных пленок и находящейся между ними SPD-пленки (SPD=suspended particle device - устройство с взвешенными частицами). Для улучшения сопротивления конструкции старению в WO 2014/023475 A1 предлагается уплотнение по периметру на основе полимида и/или полиизобутилена. При использовании PDLC-стекол у пассажиров возникают, в частности, следующие проблемы:
- пропускание: свет, падающий снаружи, кажется слишком белым/непрозрачным даже в прозрачном режиме (включенный режим) PDLC-стекла, особенно в солнечной короне, когда светит солнце,
- кроме того, из-за отражения в салоне транспортного средства PDLC-стекла, если смотреть изнутри, имеют неприглядный белый вид ("как дешевый пластик"), даже если свет снаружи не проникает.
Поэтому в основе изобретения стоит задача разработать окно транспортного средства с PDLC-слоем, которое имеет улучшенные оптические свойства. В частности, необходимо смягчить или полностью устранить вышеописанные проблемы в отношении мутности (матовость) и белой дымки в случае света, падающего снаружи, и устранить впечатление дешевизны внешнего вида из-за отражения внутри.
Неожиданно было обнаружено, что эта задача может быть решена путем направленного регулирования коэффициента светопропускания частичных ламинатов PDLC-стекла и отношения этих коэффициентов светопропускания.
Таким образом, указанной цели удалось достичь посредством окна транспортного средства по пункту 1 и посредством транспортного средства по пункту 14 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствования изобретения указаны в зависимых пунктах.
Итак, изобретение относится к окну транспортного средства, которое содержит в указанном порядке:
a) наружный стеклянный лист,
b) один или несколько ламинирующих слоев,
c) PDLC-слой, содержащий полимерную матрицу, в которую введены капли жидкого кристалла, и по электропроводящему слою с обеих сторон полимерной матрицы,
d) один или несколько ламинирующих слоев и
e) внутренний стеклянный лист,
отличающемуся тем, что параметр TL(внутри) лежит в интервале от 5% до 46%, и TL(снаружи) лежит в интервале от 20% до 73%, и TL(снаружи) больше или равен TL(внутри), причем TL(внутри) обозначает коэффициент светопропускания внутреннего набора слоев, образованного из внутреннего стеклянного листа и слоев между PDLC-слоем и внутренним стеклянным листом, а TL(снаружи) означает коэффициент светопропускания наружного набора слоев, образованного из наружного стеклянного листа и слоев между PDLC-слоем и наружным стеклянным листом.
Предлагаемое изобретением окно транспортного средства имеет по сравнению с PDLC-окном транспортного средства согласно уровню техники заметно улучшенные оптические свойства. В частности, уменьшается образование белой дымки при падающем солнечном свете. Кроме того, внешний вид PDLC-стекла воспринимается как заметно более высококачественный, если смотреть на стекло изнутри, при этом обычный в иных случаях неприглядный белый цвет, как у дешевого пластика, выражен намного меньше или вообще не распознается.
При этом выражение "белая дымка" означает преломляемый PDLC-слоем солнечный свет, который подобно белой завесе или бесцветному фильтру препятствует обзору рассматриваемого объекта. В случае сильно выраженной белой дымки окружающая среда распознается лишь смутно, при этом все цвета сводятся к белым или серым тонам.
Окно транспортного средства согласно изобретению содержит PDLC-слой. PDLC-слои известны и доступны для приобретения в больших количествах.
PDLC-слой содержит полимерную матрицу, в которую введены капли жидкого кристалла. Помимо капель жидкого кристалла полимерная матрица может содержать и другие компоненты, например, дистанционный элемент из непроводящего материала (стекло или пластик). Дистанционные элементы предпочтительно являются прозрачными.
Далее, PDLC-слой содержит по электропроводящему слою с обеих сторон полимерной матрицы. Таким образом, PDLC-слой состоит из двух электропроводящих слоев с находящейся между ними полимерной матрицей, в которую введены капли жидкого кристалла.
Электропроводящие слои предпочтительно являются прозрачными. Электропроводящий слой может содержать, например, прозрачные проводящие оксиды (TCO). В качестве примеров можно назвать оксид индия, легированный оловом (ITO), оксид олова, легированный сурьмой или фтором (SnO2:F), оксид цинка, легированный галлием, или оксид цинка, легированный алюминием (ZnO:Al), при этом предпочтительным является ITO. Толщина электропроводящих слоев на основе этих прозрачных проводящих оксидов (TCO) предпочтительно составляет от 10 нм до 2 мкм, более предпочтительно от 30 нм до 500 нм, в частности, от 50 до 100 нм.
Электропроводящий слой может также представлять собой металлический слой, предпочтительно тонкий слой или тонкослойную систему, содержащую металлические слои. Подходящими металлами являются, например, Ag, Al, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au, Ni, Cr, W. Эти металлические покрытия называются TCC (transparent conductive coating - прозрачное проводящее покрытие). Типичные толщины отдельных слоев лежат в интервале от 2 до 50 нм.
PDLC-слой может, например, иметь толщину от 5 до 40 мкм, предпочтительно от 10 до 25 мкм.
Электропроводящие слои PDLC-слоя образуют электроды, находящиеся в контакте с полимерной матрицей. Электропроводящие слои таким образом сформированы в стекле согласно изобретению, чтобы их можно было соединить с источником напряжения, который можно включать и выключать. В отсутствие электрического поля капли жидкого кристалла не ориентированы в полимерной матрице, что приводит к мутному или непрозрачному режиму стекла. Это представляет собой выключенный, или непрозрачный режим. При приложении электрического поля капли жидкого кристалла выстраиваются в одном направлении, и PDLC-слой становится прозрачным. Это представляет собой включенный, или прозрачный режим. Процесс является обратимым.
В одном предпочтительном варианте осуществления окно транспортного средства содержит защитные слои, которые расположены с обеих сторон PDLC-слоя и в которые встроен PDLC-слой. Таким образом, PDLC-слой находится между двумя защитными слоями. Как правило, PDLC-слой с обеих сторон снабжен защитной пленкой или несущей пленкой, из которой в окне транспортного средства формируются эти факультативные защитные слои. Защитные или несущие пленки для PDLC-слоя служат для защиты и лучшего обращения. Тем не менее, можно также использовать PDLC-слои без таких защитных слоев.
В настоящей заявке эти факультативные защитные слои рассматриваются как часть определенного ниже внутреннего набора слоев или наружного набора слоев, а не как часть PDLC-слоя. При необходимости защитные слои могут использоваться для описываемой ниже регулировки оптических свойств внутреннего набора слоев и наружного набора слоев.
Если не считать PDLC-слоя, для получения слоев, содержащихся в окне транспортного средства, используются соответствующие обычные пленки.
Защитные слои предпочтительно являются полимерными слоями. Они предпочтительно содержат по меньшей мере один термопластичный полимер. Оба защитных слоя могут быть одинаковыми или разными. Защитные слои могут содержать, например, полиэтилентерефталат (PET), этиленвинилацетат (EVA), поливинилбутираль (PVB), полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полиакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевые смолы, акрилаты, фторированный этилен-пропилен, поливинилфторид, сополимер этилен-тетрафторэтилен или их смеси. Особенно предпочтительны защитные слои из PET. Это особенно выгодно с точки зрения стабилизации PDLC-слоя.
Толщина каждого защитного слоя, в частности, защитного слоя из PET может составлять, например, от 0,1 мм до 1 мм, предпочтительно от 0,1 мм до 0,2 мм.
Составную структуру из двух защитных пленок с расположенным между ними PDLC-слоем можно использовать для введения в окно транспортного средства согласно изобретению.
Окно транспортного средства согласно изобретению представляет собой многослойное стекло, в котором PDLC-слой используется в качестве функционального слоя, и при необходимости, как описано выше, имеются защитные слои, находящиеся над и под ним. Кроме того, окно транспортного средства содержит наружный и внутренний стеклянный лист, которые посредством одной или нескольких ламинирующих пленок с обеих сторон функционального слоя соединены в прочный стеклопакет.
Внутренним стеклом, называемым также внутренним листом, в контексте изобретения называется стеклянный лист, который при установке в транспортном средстве предназначен быть стеклом, обращенным внутрь транспортного средства. Наружным стеклом, называемым также наружным листом, называется стеклянный лист, который при установке в транспортное средство предназначен быть стеклом, обращенным к внешней среде.
Внутренний стеклянный лист и наружный стеклянный лист могут быть выполнены из одного и того же материала или из разных материалов. Листы могут быть выполнены из неорганического стекла и/или органического стекла (полимеры). В одном предпочтительном варианте осуществления внутренний стеклянный лист и/или наружный стеклянный лист содержит стекло и/или полимеры, предпочтительно плоское стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, калиево-натриевое стекло, щелочно-алюмосиликатное стекло, поликарбонат и/или полиметакрилат. Внутренний стеклянный лист и наружный стеклянный лист предпочтительно выполнены из калиево-натриевого стекла.
Внутренний стеклянный лист и наружный стеклянный лист могут иметь одинаковую толщину или разные толщины. Предпочтительно, внутренний стеклянный лист и наружный стеклянный лист независимо друг от друга имеют толщину в диапазоне от 0,4 до 5,0 мм, например, от 0,4 до 3,9 мм, предпочтительнее от 1,6 до 2,5 мм. Из соображений механической прочности наружный стеклянный лист предпочтительно толще или имеет такую же толщину, что и внутренний лист.
Внутренний стеклянный лист и/или наружный стеклянный лист могут быть бесцветными или тонированными. Тонированные стеклянные листы предпочтительно являются серыми или темно-серыми. Как будет обсуждаться ниже, целенаправленный выбор оптических свойств листов может служить для регулирования в соответствии с изобретением оптических свойств окна транспортного средства.
Внутренний стеклянный лист и/или наружный стеклянный лист могут содержать дополнительные подходящие покрытия, сами по себе известные, например, антиадгезионные покрытия, тонированные покрытия, покрытия, устойчивые к царапинам, или низкоизлучательные покрытия. Одним примером стекла с покрытием является low-E стекло, т.е. низкоизлучательное стекло (low-E=стекло с низким коэффициентом излучения). Низкоизлучательные стекла имеются в продаже и покрыты одним или несколькими металлическими слоями. Металлическое покрытие является очень тонким, например, имеет толщину примерно 10-200 нм, например, примерно 100 нм. При использовании стеклянного листа с покрытием в качестве внутреннего и/или наружного листа покрытие предпочтительно находится на стороне стеклянного листа, внутренней по отношению к окну транспортного средства.
В одном предпочтительном варианте осуществления внутренний стеклянный лист и/или наружный стеклянный лист содержит низкоизлучательное покрытие, причем особенно предпочтительно, чтобы низкоизлучательное покрытие содержал только внутренний лист.
Далее, окно транспортного средства содержит между наружным стеклянным листом и PDLC-слоем или защитным слоем и между внутренним стеклянным листом и PDLC-слоем или защитным слоем один или несколько ламинирующих слоев, в частности, полимерных ламинирующих слоев. Ламинирующие слои предпочтительно содержат термопластичный полимер. Дальнейшая информация, если не указано иное, относится независимо ко всем этим, одному или нескольким, ламинирующим слоям. Ламинирующие слои могут быть одинаковыми или разными.
Как правило, в качестве исходного материала для образования ламинирующих слоев используются соответствующие коммерческие ламинирующие пленки. Они служат для склеивания или ламинирования компонентов окна транспортного средства, чтобы получить прочно соединенный стеклокомпозит.
Ламинирующий слой может содержать, например, поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат, полиуретан, полипропилен, полиакрилат, полиэтилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевую смолу, акрилат, фторированный этилен-пропиленовый сополимер, поливинилфторид и/или этилен-тетрафторэтилен и/или их смесь и/или сополимер. Ламинирующий слой предпочтительно содержит поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат, полиуретан, и/или их смеси и/или их сополимеры, причем предпочтительными являются ламинирующие слои из PVB.
Ламинирующие слои, предпочтительно ламинирующие слои из PVB предпочтительно имеют толщину от 0,1 до 1,5 мм, предпочтительнее от 0,3 до 0,9 мм.
Помимо вышеуказанных полимерных ламинирующих слоев окно транспортного средства при необходимости может также содержать один или несколько дополнительных функциональных слоев, в частности, полимерных функциональных слоев между внутренним и наружным стеклянными листами. Примерами являются акустические пленки и ИК-отражающие пленки или образованные из них акустические слои или ИК-отражающие слои. ИК, как обычно, является аббревиатурой от "инфракрасный". Если наряду с ламинирующими слоями имеются дополнительные функциональные слои, эти функциональные слои предпочтительно находятся между двумя ламинирующими слоями. Слои, ближайшие к внутреннему и наружному стеклянную листу, обычно являются ламинирующими слоями.
Функциональные слои имеют толщину, например, в диапазоне от 0,04 до 1,5 мм, предпочтительно от 0,1 до 1,5 мм, более предпочтительно от 0,3 до 0,9 мм.
Акустические слои образованы, например, из нескольких, например трех, слоев PVB, причем в центре находится более мягкий PVB-слой. Поскольку акустические слои подходят также в качестве ламинирующих слоев, они могут выполнять двойную функцию.
ИК-отражающие слои образованы, например, из полимерного несущего слоя и находящегося на нем ИК-отражающего покрытия. Полимерный несущий слой может быть образован, например, из сложного полиэфира, поликарбоната, ацетата целлюлозы, акрилата или поливинилхлорида, причем предпочтительным является несущий слой из PET. ИК-отражающее покрытие в принципе может быть образовано по-разному и предпочтительно содержит по меньшей мере один слой серебра. Широко используемыми являются многослойные системы с одним или несколькими слоями серебра в качестве собственно функционального слоя, которые вставлены между металлическими и/или диэлектрическими слоями.
В одном предпочтительном варианте осуществления между наружным стеклянным листом и PDLC-слоем имеется по меньшей мере два ламинирующих слоя, и между этими двумя ламинирующими слоями находится ИК-отражающий слой, состоящий из полимерного несущего слоя и находящегося на нем ИК-отражающего покрытия.
Ламинирующие слои, предпочтительно ламинирующие слои из PVB, а также факультативно использующиеся функциональные слои и защитные слои, в частности, PET-слои, могут быть прозрачными, бесцветными или тонированными. Тонированные слои предпочтительно являются серыми слоями. Соответствующие пленки имеются в продаже.
Существенным для изобретения является установка оптических свойств подкомпонентов окна транспортного средства, в частности, целевая установка коэффициента светопропускания определенного подкомпонента. При этом подкомпонентами считаются полученные путем разделения всего набора слоев (окна транспортного средства) на уровне PDLC-слоя на внутренний набор слоев и наружный набор слоев, причем PDLC-слой не относится ни к внутреннему набору слоев, ни к наружному набору слоев. Справедливы следующие определения:
- Наружный набор слоев означает подкомпонент окна транспортного средства, который образован наружным стеклянным листом и слоями между PDLC-слоем и наружный стеклянным листом. Таким образом, защитный слой на обращенной к наружному листу стороне PDLC-слоя является частью наружного набора слоев вместе с наружным стеклянным листом и промежуточными слоями.
- Внутренний набор слоев означает подкомпонент окна транспортного средства, который образован внутренним стеклянным листом и слоями между PDLC-слоем и внутренним стеклянным листом. Таким образом, защитный слой на обращенной к внутреннему листу стороне PDLC-слоя является частью внутреннего набора слоев вместе с внутренним стеклянным листом и слоями между ними.
- TL(внутри) означает коэффициент светопропускания внутреннего набора слоев. TL(снаружи) означает коэффициент светопропускания наружного набора слоев. TL(общий) означает коэффициент светопропускания всего окна транспортного средства во включенном режиме, т.е. в прозрачном режиме PDLC-слоя. Величина TL(снаружи)/TL(внутри) есть отношение TL(снаружи) к TL(внутри).
- Коэффициент светопропускания относится к пропусканию в видимом диапазоне спектра и в настоящем документе выражен в процентах. В частности, здесь под коэффициентом светопропускания понимается коэффициент светопропускания, сокращенно обозначаемый также TL или TL(A), согласно стандарту ECE R43, редакция 4 от 3 апреля 2017, тип источника света A. Для определения TL(внутри) и TL(снаружи) можно приклеить соответствующий частичный набор слоев, например, на бесцветное стекло (например, стекло типа PLC® от Saint-Gobain, которое при толщине 2,1 мм имеет коэффициент светопропускания 91%) в качестве опоры и провести измерение, причем после измерения вклад опоры в коэффициент пропускания вычитается. Альтернативно для определения TL(внутри) и TL(снаружи) можно приклеить соответствующий частичный набор слоев на разделительную пленку (например, разделительную пленку из полиэтилена (PE)) и провести измерение на полученном частичном наборе слоев после снятия разделительной пленки. TL(общий) измеряется там, где введен также PDLC-слой. Измерение TL(внутри) и TL(снаружи) выполняется в местах, которые в готовом состоянии находятся над или под PDLC-слоем.
Согласно изобретению, справедливы следующие соотношения:
- TL(внутри) составляет от 5% до 46%, предпочтительно от 7% до 28%;
- TL(снаружи) составляет от 20% до 73%, предпочтительно от 24% до 40%;
- TL(снаружи) больше или равен TL(внутри), причем TL(снаружи) предпочтительно больше, чем TL(внутри), причем TL(снаружи)/TL(внутри) предпочтительно составляет более 5. Отношение TL(снаружи)/TL(внутри) предпочтительно лежит в интервале от 5 до 1, предпочтительно от 4 до 1,5, более предпочтительно от 3,5 до 1,8 и еще более предпочтительно от 3 до 2.
Установив отношение TL(снаружи)/TL(внутри) как указано выше, можно получить особенно предпочтительный внешний вид.
TL(общий) во включенном режиме, т.е. когда PDLC-слой находится в прозрачном режиме, предпочтительно меньше или равен 30%, более предпочтительно меньше 20% и особенно предпочтительно меньше 10%, но предпочтительно больше 1%, более предпочтительно больше 2%. Наиболее предпочтительно TL(общий) лежит в интервале от 3% до 8%.
Отношение TL(снаружи)/TL(внутри) должно быть больше или равно 1, предпочтительно больше 1. Чтобы получить визуально привлекательный продукт с точки зрения пропускания и отражения изнутри и снаружи, оба набора слоев должны быть темными, причем внутренний набор слоев должен быть темнее. В частности, благодаря темному наружному набору слоев снижается облучение солнцем PDLC-слоя, так что уменьшается количество рассеянного света и заметно снижается образование белой дымки. Это также оказывает большое влияние на интенсивность световой короны. Темный внутренний набор слоев снижает, в частности, эффект того, что PDLC-слой, в частности, если смотреть изнутри, светится белым.
Введение темных слоев в окно транспортного средства очень выгодно для внешнего вида. При этом важно разместить темные слои на наружной и внутренней стороне PDLC-слоя, чтобы достичь хорошего общего впечатления. В частности, вышеуказанное отношение TL(снаружи)/TL(внутри) во многих ситуациях существенно улучшает визуальное впечатление от окна в транспортном средстве, в частности, автомобиле.
Вышеупомянутые оптические свойства можно устанавливать путем подходящего выбора отдельных компонентов, относящихся к внутреннему и наружному набору слоев, для чего можно согласованным образом использовать тонированные или темные стеклянные листы, тонированные или темные ламинирующие слои, защитные слои и/или другие функциональные слои.
Так, например, для затемнения или уменьшения коэффициента светопропускания наружного набора слоев можно применить одну или несколько из следующих мер, исходя из в остальном обычного использования по существу прозрачных компонентов:
- использование темного стеклянного листа в качестве наружного листа,
- использование темного покрытия на наружном стеклянном листе,
- использование темной PVB-пленки, в частности, для ламинирующего слоя,
- использование темной PET-пленки или темного покрытия на PET-пленке в качестве дополнительного слоя или ИК-отражающего слоя,
- использование темной PET-пленки в качестве защитного слоя для PDLC-слоя.
Для затемнения или уменьшения коэффициента светопропускания внутреннего набора слоев можно, например, применить одну или несколько из следующих мер, исходя из обычного в остальном использования по существу прозрачных компонентов:
- использование темной PET-пленки в качестве защитного слоя для PDLC-слоя,
- использование темной PVB-пленки, в частности, для ламинирующего слоя,
- использование темного стеклянного листа в качестве внутреннего стеклянного листа,
- использование темного покрытия на внутреннем стеклянном листе (например, темное низкоизлучательное покрытие).
В одном предпочтительном варианте осуществления по меньшей мере один из ламинирующих слоев является тонированным ламинирующим слоем, в частности, тонированным PVB-слоем, причем тонированный ламинирующий слой предпочтительно является серым ламинирующим слоем.
В одном предпочтительном варианте осуществления внутренний стеклянный лист и/или наружный стеклянный лист выбраны из тонированных стеклянных листов, причем тонированный стеклянный лист предпочтительно является серым или темно-серым стеклянным листом.
В одном предпочтительном варианте осуществления внутренний стеклянный лист является тонированным стеклянным листом, а наружный стеклянный лист бесцветным стеклянным листом. В другом предпочтительном варианте осуществления внутренний стеклянный лист является тонированным стеклянным листом, и наружный стеклянный лист является тонированным стеклянным листом, причем тонированные стеклянные листы предпочтительно являются серыми или темно-серыми листами.
В одном предпочтительном варианте осуществления PDLC-слой сбоку уплотнен клеевым герметиком и/или термопластичной лентой. Предпочтительно, чтобы клеевой герметик и/или термопластичная лента защищали PDLC-слой от коррозии. Само собой разумеется, что "сбоку" относится к боковым поверхностям PDLC-слоя, в отличие от верхней и нижней стороны PDLC-слоя.
Клеевой герметик может быть, например, герметиком из поливинилбутираля (PVB) и/или может быть выполнен в форме рамки. В случае рамки PDLC-слой не доходит до края окна транспортного средства, т.е. он по площади меньше, чем окно транспортного средства. Оставшийся свободным край по периметру уплотнен клеевым герметиком, который имеет такую же толщину, что и PDLC-слой и, таким образом, действует как дистанционный элемент. Таким образом, PDLC-слой с боков обрамлен клеевым герметиком.
Под термопластичной лентой понимается полоса без клея, которая нанесена по периметру на боковые поверхности PDLC-слоя в U-образной форме, так чтобы ножки U находились на верхней и нижней стороне PDLC-слоя.
Таким образом, PDLC-слой может простираться по всей площади окна транспортного средства или быть частично окруженным рамкой. При частичном заполнении площади PDLC-слой, если смотреть сверху, предпочтительно находится в центральной области окна транспортного средства, причем площадь поверхности PDLC-слоя предпочтительно составляет по меньшей мере 30%, более предпочтительно по меньшей мере 50% и еще более предпочтительно по меньшей мере 70% от площади поверхности окна транспортного средства.
В случае окон транспортного средства часто прозрачной является только часть окна. Например, в случае стекла в крыше иногда прозрачным может быть всего 30% стекла. Остальная часть стекла затемнена, например, за потолком крыши кузова (ткань) или черной печатью на стекле. Как правило, предпочтительно, чтобы все 100% зоны видимости окна транспортного средства были выполнены с PDLC-слоем.
Предлагаемое изобретением окно транспортного средства подходит для любых транспортных средств, например, автомобилей, поездов, кораблей или самолетов, причем особенно предпочтительными являются автомобили. Примерами подходящих автомобилей являются автобусы, трактора, грузовики и легковые автомобили, при этом особенно предпочтительными являются легковые автомобили.
В одном предпочтительном варианте осуществления окно транспортного средства представляет собой сдвигаемый люк в крыше, застекленную крышу, заднее стекло, заднее боковое стекло или переднее боковое стекло, предпочтительно в автомобиле. Так как окно транспортного средства является относительно темным, оно, как правило, не подходит в качестве ветрового стекла.
Изобретение относится также к транспортному средству, содержащему по меньшей мере одно окно согласно изобретению, причем транспортное средство предпочтительно представляет собой автомобиль. Подходящие и предпочтительные транспортные средства названы выше.
Ниже изобретение подробнее поясняется на неограничивающих примерах осуществления с обращением к прилагаемым чертежам.
Далее изобретение поясняется и на сопроводительных фигурах. Показано:
На фиг. 1 схематически показан вид в разрезе окна транспортного средства согласно изобретению с наружным стеклянным листом 1, ламинирующим слоем 2, PDLC-слоем 4, ламинирующим слоем 6 и внутренним стеклянным листом 7. PDLC-слой 4 состоит из двух электропроводящих слоев 3 и 5 и находящейся между ними полимерной матрицы 9, в которую введены капли жидкого кристалла 8. Ламинирующие слои 2 и 6 могут быть образованы из PVB-пленки. Электропроводящие слои 3, 5 PDLC-слоя могут представлять собой прозрачные покрытия из ITO. В показанном окне транспортного средства TL(внутри) составляет от 5% до 46%, TL(снаружи) от 20% до 73%, и TL(снаружи) больше или равен TL(внутри).
Фигуры 2a и 2b показывают принцип действия технологии PDLC в случае окна транспортного средства фиг. 1. При этом окно через два электропроводящих слоя 3 и 5 соединено с источником напряжения V. С помощью переключателя S/S' электрическая схема может замыкаться (режим ON, S') и размыкаться (режим OFF, S). В режиме ON (включенный, или прозрачный режим) приложено электрическое поле, жидкие кристаллы 8 выравниваются в одном направлении, и падающий свет 10 почти не рассеивается, что приводит к прозрачному PDLC-слою (фиг. 2b). Когда электрический ток выключается (выключенный, или непрозрачный режим), жидкие кристаллы 8 ориентированы случайным образом, так что падающий свет 10 становится рассеянным 10', и PDLC-слой и окно становятся непрозрачными, соответственно, непроницаемыми для света (фиг. 2a).
Фиг. 3 схематически показывает вид в разрезе другого окна транспортного средства согласно изобретению с наружным стеклянным листом 1, ламинирующим слоем 2, защитным слоем 11 для PDLC-слоя, PDLC-слоем 4, защитным слоем 12 для PDLC-слоя, ламинирующим слоем 6 и внутренним стеклянным листом 7. Ламинирующие слои 2 и 6 могут быть образованы из PVB-пленки. Защитные слои 11 и 12 могут быть образованы из PET-пленки. Электропроводящие слои 3, 5 PDLC-слоя могут представлять собой прозрачные покрытия из ITO. В показанном окне транспортного средства TL(внутри) составляет от 5% до 46%, TL(снаружи) от 20% до 73%, и TL(снаружи) больше или равен TL(внутри).
Фиг. 4 показывает схематический покомпонентный вид другого окна транспортного средства согласно изобретению со следующими слоями в указанном порядке:
наружный стеклянный лист 1 толщиной 2,1 мм из бесцветного стекла,
ламинирующий слой 2 толщиной 0,38 мм из бесцветного PVB,
ИК-отражающий слой 13 из PET-пленки, покрытой ИК-отражающим покрытием,
ламинирующий слой 2 толщиной 0,38 мм из серого PVB,
защитный слой 11 для PDLC-слоя,
PDLC-слой 4, окруженный рамкой 14 из PVB, толщина PDLC-слоя+защитные слои 11 и 12: 0,44 мм,
защитный слой 12 для PDLC-слоя,
ламинирующий слой 6 толщиной 0,38 мм из бесцветного PVB,
внутренний стеклянный лист 7 толщиной 2,1 мм из серого стекла с низкоизлучательным покрытием.
У представленного окна транспортного средства TL(внутри) составляет от 5% до 46%, TL(снаружи) от 20% до 73%, и TL(снаружи) больше или равен TL(внутри).
Примеры
Семь окон A-G транспортного средства согласно изобретению и в качестве эталона два окна H и I не по изобретению были исследованы в отношении оптических свойств. Во всех примерах использовалась одна и та же PDLC-пленка вместе с двумя находящимися на ней защитными пленками из PET. Ниже перечислены компоненты окна транспортного средства, причем порядок указания данных соответствует структуре снаружи (наружный стеклянный лист) внутрь (внутренний стеклянный лист):
окно транспортного средства A (2x VG10)
темно-серое стекло /бесцветный PVB/PDLC /бесцветный PVB/темно-серое стекло
окно транспортного средства B (2x VG10, Comfortsky®)
темно-серое стекло/бесцветный PVB/PDLC/бесцветный PVB/темно-серое секло+низкоизлучательное покрытие (Comfortsky®)
окно транспортного средства C (PET IRR)
бесцветное стекло/бесцветный PVB/PET с ИК-отражающим покрытием/серый PVB/защитный слой PET/ PDLC/защитный слой PET/ бесцветный PVB/темно-серое стекло
окно транспортного средства D (PET IRR HPS)
бесцветное стекло/бесцветный PVB/PET с покрытием, сильно отражающим ИК/серый PVB/защитный слой PET/ PDLC/защитный слой PET/ бесцветный PVB/темно-серое стекло
окно транспортного средства E (HPS+2x темное)
бесцветное стекло/бесцветный PVB/PET с покрытием, сильно отражающим ИК/серый PVB/защитный слой PET/PDLC/защитный слой PET/серый PVB/темно-серое стекло
окно транспортного средства F (HPS, 2x d, Comfortsky®)
бесцветное стекло/бесцветный PVB/PET с покрытием, сильно отражающим ИК/серый PVB/защитный слой PET/PDLC/защитный слой PET/серый PVB/темно-серое стекло+низкоизлучательное покрытие (Comfortsky®)
окно транспортного средства G (2x PLC, 2x d)
бесцветное стекло/темный PVB/защитный слой PET/PDLC/защитный слой PET/темный PVB/бесцветное стекло (темный PVB внутреннего набора слоев был темнее, чем темный PVB наружного набора слоев)
окно транспортного средства H (2x PLC, 1x d)
бесцветное стекло/темный PVB/защитный слой PET/PDLC/защитный слой PET/бесцветный PVB/бесцветное стекло (эта конструкция обеспечивает хороший тепловой комфорт)
окно транспортного средства I (2x PLC)
бесцветное стекло/бесцветный PVB/защитный слой PET/PDLC/защитный слой PET/бесцветный PVB/бесцветное стекло (стандартная конструкция для стеклянных перегородок в автомобилях)
Для окон A-G транспортного средства и эталонных окон H и I определяли коэффициенты пропускания TL(общий) во включенном режиме (прозрачный режим PDLC-слоя), TL(снаружи), TL(внутри), а также отношение TL(снаружи)/TL(внутри). Результаты приведены в следующей таблице.
Таблица
* эталонные стекла
Обычные стекла в крыше имеют матовость <1%, которая из-за применения темного PVB повышается до <3%. При использовании PDLC получают непрозрачный источник света, который обеспечивает однородное освещение салона транспортного средства, а также предотвращает ослепление пассажиров. Когда белая PDLC-пленка освещается источником света, например, солнцем, PDLC рассеивает этот свет. Если смотреть на этот белый рассеянный свет глазами пассажира, он испытывает впечатление "дешевого пластика".
Если рассматривать такую же PDLC-пленку с более темным внутренним набором слоев согласно изобретению в таких условиях освещения, то по сравнению с эталонными стеклами H и I у предлагаемого изобретением окна транспортного средства наблюдается более качественный неброский серый внешний вид.
Обычные PDLC-пленки имеют в прозрачном состоянии матовость от 2% до 16%. Для использования в транспортных средствах предпочтительны, как правило, пленки с низкой матовостью. Темные полимерные ламинирующие слои также повышают уровень матовости. Таким образом, конструкция в целом может иметь матовость до 10%. При прямом сравнении со светлыми стеклами (например, с TL равным 70%, как у эталонного стекла I), также наблюдается значительно повышенная матовость, но продукт согласно изобретению кажется более привлекательным на вид.
Другое отличие возникает, когда стекло освещается внешним источником света. В обычном стекле свет рассеивается однородно, в частности, например, солнечный свет рассеивается так, что только очень небольшая часть отклоняется в глаз наблюдателя. Этот свет почти не мешает смотреть наружу.
При использовании PDLC-стекла солнечный свет рассеивается в зависимости от направления. При удалении угла обзора от направления излучения интенсивность рассеянного света в принципе снижается. Однако имеется цветной "ореол", который соответствует максимуму интенсивности кривой рассеянного света в зависимости от угла обзора. В дополнение к этому цветовому явлению наблюдается интенсивный белый рассеянный свет, который ослабевает только при очень больших углах.
Рассматривание объектов через PDLC-стекла обычной конструкции значительно ухудшается, в частности, в этой интенсивно белой области рассеянного света. Интенсивность рассеянного света может превышать светосилу объекта, из-за чего цвета объекта затмеваются белым рассеянным светом (белая дымка).
В стеклянной конструкции согласно изобретению с темным внутренним слоем интенсивность рассеянного света особенно снижается. Кроме того, при рассматривании можно различать цвета объекта. Несмотря на более высокую матовость и, в известных случаях, более темную общую структуру окна транспортного средства согласно изобретению, объект кажется более четким, чем в случае эталонных стекол H и I.
С окнами транспортных средств согласно изобретению наилучшее общее внешнее впечатление или наибольшее уменьшение белой дымки и восприятия как "пластика" было получено для окон A-F и особенно для окон C-F.
Список позиций
1 наружный стеклянный лист
2 ламинирующий слой
3 электропроводящий слой
4 PDLC-слой
5 электропроводящий слой
6 ламинирующий слой
7 внутренний стеклянный лист
8 капли жидкого кристалла
9 полимерная матрица
10 падающий свет
10’ рассеянный свет
11 защитный слой
12 защитный слой
13 ИК-отражающий слой
14 рамка
S переключатель (разомкнутая электрическая цепь)
S’ переключатель (замкнутая электрическая цепь)
V источник напряжения
Группа изобретений описывает окно транспортного средства и транспортное средство с таким окном. Окно содержит в указанной последовательности: a) наружный стеклянный лист 1, b) один или несколько ламинирующих слоев 2, c) PDLC-слой 4, содержащий полимерную матрицу 9, в которую введены капли 8 жидкого кристалла, и по одному электропроводящему слою 3, 5 с обеих сторон полимерной матрицы 9, d) один или несколько ламинирующих слоев 6 и e) внутренний стеклянный лист 7. TL (внутри) лежит в интервале от 7 до 36%, и TL (снаружи) лежит в интервале от 20 до 73%, и TL (снаружи) больше TL (внутри). TL (внутри) означает коэффициент светопропускания внутреннего набора слоев, состоящего из внутреннего стеклянного листа 7 и слоев между PDLC-слоем 4 и внутренним стеклянным листом 7, а TL (снаружи) означает коэффициент светопропускания наружного набора слоев, состоящего из наружного стеклянного листа 1 и слоев между PDLC-слоем 4 и наружным стеклянным листом 1. Обеспечиваются улучшенные оптические свойства с меньшим образованием белой дымки при падающем солнечном свете и заметно более качественный внешний вид, если смотреть на окно изнутри. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.
1. Окно транспортного средства, содержащее в указанном порядке:
a) наружный стеклянный лист (1),
b) один или несколько ламинирующих слоев (2),
c) PDLC-слой (4), содержащий полимерную матрицу (9), в которую введены капли (8) жидкого кристалла, и по одному электропроводящему слою (3, 5) с обеих сторон полимерной матрицы (9),
d) один или несколько ламинирующих слоев (6) и
e) внутренний стеклянный лист (7),
отличающееся тем, что TL(внутри) лежит в интервале от 7% до 36%, и TL(снаружи) лежит в интервале от 20% до 73%, и TL(снаружи) больше TL(внутри), причем TL(внутри) означает коэффициент светопропускания внутреннего набора слоев, состоящего из внутреннего стеклянного листа (7) и слоев между PDLC-слоем (4) и внутренним стеклянным листом (7), а TL(снаружи) означает коэффициент светопропускания наружного набора слоев, состоящего из наружного стеклянного листа (1) и слоев между PDLC-слоем (4) и наружным стеклянным листом (1), причем отношение TL(снаружи)/TL(внутри) лежит в интервале от 3 до 2.
2. Окно транспортного средства по п. 1, причем TL(внутри) составляет от 8% до 20%, и TL(снаружи) составляет от 24% до 40%.
3. Окно транспортного средства по одному из пп. 1, 2, причем с обеих сторон PDLC-слоя (4) находится по одному защитному слою (11, 12), причем оба защитных слоя предпочтительно являются слоями полиэтилентерефталата.
4. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем между наружным стеклянным листом (1) и PDLC-слоем (4) находится по меньшей мере два ламинирующих слоя (2), и между двумя ламинирующими слоями (2) расположен ИК-отражающий слой (13) из несущего слоя и находящегося на нем ИК-отражающего покрытия, причем несущий слой предпочтительно представляет собой слой полиэтилентерефталата.
5. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем внутренний стеклянный лист (7) и/или наружный стеклянный лист (1) содержат низкоизлучательное покрытие, при этом предпочтительно, чтобы только внутренний стеклянный лист (7) содержал низкоизлучательное покрытие.
6. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем ламинирующие слои (2, 6) содержат поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетат, полиуретан и/или их смеси, причем предпочтительными являются PVB-слои.
7. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем по меньшей мере один из ламинирующих слоев (2, 6) является тонированным ламинирующим слоем, в частности, тонированным PVB-слоем, причем тонированный ламинирующий слой предпочтительно является серым ламинирующим слоем.
8. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем внутренний стеклянный лист (7) и/или наружный стеклянный лист (1) выбраны из тонированных стеклянных листов, причем тонированный стеклянный лист предпочтительно является серым или темно-серым стеклянным листом.
9. Окно транспортного средства по любому из предыдущих пунктов, причем внутренний стеклянный лист (7) является тонированным стеклянным листом, а наружный стеклянный лист (1) является бесцветным стеклянным листом, или внутренний стеклянный лист (7) является тонированным стеклянным листом, и наружный стеклянный лист (1) является тонированным стеклянным листом, причем тонированные стеклянные листы предпочтительно являются серыми или темно-серыми стеклянными листами.
10. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем коэффициент светопропускания TL(общий) окна транспортного средства как целого во включенном режиме меньше или равен 30%, предпочтительно меньше 20% и предпочтительно меньше 10%.
11. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем окно транспортного средства является автомобильным окном.
12. Окно транспортного средства по одному из предыдущих пунктов, причем окно транспортного средства является сдвигаемым окном в крыше, стеклянной крышей, задним стеклом, задним боковым стеклом или передним боковым стеклом, предпочтительно в автомобиле.
13. Транспортное средство, содержащее окно транспортного средства по одному из пп. 1-12, причем транспортное средство предпочтительно является автомобилем.
| WO 2017157626 A1, 21.09.2017 | |||
| WO 2017135182 A1, 10.08.2017 | |||
| US 2016325529 A1, 10.11.2016 | |||
| WO 2014023475 A1, 13.02.2014. |
