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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vorbereitung eines PDLC-Rohlings zur Verwendung bei einer Fahrzeugscheibe.
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Eine Fahrzeugscheibe mit einer PDLC-Anordnung ist aus der Druckschrift
DE 10 2019 102 025 A1 bekannt und stellt ein Dachelement dar, das verstellbar oder auch feststehend gegenüber einem Fahrzeugaufbau ausgebildet ist. Die Fahrzeugscheibe ist ein Verbundbauteil, das einen Scheibenaußenkörper und einen Scheibeninnenkörper aufweist. Der Scheibenaußenkörper bildet eine äußere Sichtfläche der Fahrzeugscheibe, und der Scheibeninnenkörper bildet eine innere Sichtfläche der Fahrzeugscheibe. Zwischen dem Scheibenaußenkörper und dem Scheibeninnenkörper liegt die PDLC (polymerdispergierte Flüssigkristall)-Anordnung, mittels der der Lichteintritt durch die Fahrzeugscheibe steuerbar ist. Die PDLC-Anordnung ist zwischen einem Sperrzustand, in dem sie nach Art eines Diffusors wirkt, und einem Transmissionszustand schaltbar, in dem Licht im Wesentlichen ungestreut durch die Fahrzeugscheibe treten kann. Die PDLC-Anordnung umfasst zwei Kunststofffolien, an deren Innenseiten jeweils eine transparente, leitfähige Beschichtung ausgebildet ist, und eine zwischen den Kunststofffolien angeordnete PDLC-Schicht, welche durch Anlegen entsprechender Spannungen zwischen dem Sperrzustand und dem Transmissionszustand schaltbar ist. Die leitfähigen Beschichtungen der Kunststofffolien bilden also jeweils eine Elektrodenschicht, die durch entsprechende elektrische Kontaktierung mit einer Steuereinrichtung bzw. einer Spannungsquelle verbunden werden kann. Die elektrische Kontaktierung der Elektrodenschichten erfolgt insbesondere im Bereich der seitlichen Ränder der PDLC-Anordnung. Um die Kontaktierung realisieren zu können, muss in den Randbereichen die entsprechende elektrisch leitfähige Beschichtung zumindest bereichsweise freigelegt werden. Ein rückstandsfreies Freilegen der leitfähigen Beschichtung der Kunststofffolien eines PDLC-Rohlings, aus dem die nutzbare PDLC-Anordnung gefertigt wird, ist bisher nur dadurch möglich, dass auch die Beschichtung einer mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird, was zu einer Beeinträchtigung der Beschichtungsqualität führen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vorbereitung eines PDLC-Rohlings zur Verwendung bei einer Fahrzeugscheibe zu schaffen, mit dem ein partielles Freilegen einer elektrisch leitfähigen Beschichtung einer Kunststofffolie des PDLC-Rohlings ohne Beschädigung dieser Beschichtung möglich ist.
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Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird also ein Verfahren zur Vorbereitung eines PDLC-Rohlings zur Verwendung bei einer Fahrzeugscheibe vorgeschlagen, das folgende Schritte umfasst:
- - Bereitstellen des PDLC-Rohlings, der eine erste Trägerfolie mit einer ersten elektrisch leitfähigen Beschichtung, eine zweite Trägerfolie mit einer zweiten elektrisch leitfähigen Beschichtung und eine PDLC-Schicht umfasst, die zwischen den beiden Trägerfolien angeordnet ist;
- - Erhitzen des PDLC-Rohlings auf der Seite der ersten Trägerfolie; und
- - Ablösen eines definierten Bereichs der zweiten Trägerfolie zusammen mit einem in diesem Bereich anhaftenden Abschnitt der PDLC-Schicht von der ersten Trägerfolie, so dass die erste leitfähige Beschichtung der ersten Trägerfolie in einem Flächenbereich, der mit dem abgelösten Bereich der zweiten Trägerfolie korrespondiert, vorzugsweise ohne Rückstände der PDLC-Schicht freiliegt.
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Es hat sich gezeigt, dass sich durch das vorzusgweise einseitige Erhitzen des PDLC-Rohlings die auf der anderen Seite des PDLC-Rohlings liegende zweite Trägerfolie als Einheit mit der daran anhaftenden PDLC-Schicht bzw. -Masse aufgrund der verringerten Adhäsionskräfte zwischen der PDLC-Masse und der leitfähigen Beschichtung der ersten Trägerfolie in einfacher Weise von letzterer trennen lässt. Die Kohäsionskräfte in der PDLC-Masse und die Adhäsionskräfte zwischen der PDLC-Masse zu der elektrisch leitfähigen Beschichtung der zweiten Trägerfolie bleiben erhalten. Damit ist ein Entfernen bzw. rückstandsloses Abziehen der PDLC-Masse von der elektrisch leitfähigen Beschichtung der ersten Trägerfolie möglich, ohne dass deren elektrisch leitfähige Beschichtung mechanisch bearbeitet bzw. beansprucht werden müsste. Bei dem Verfahren nach der Erfindung erfolgt also keine chemische oder mechanische Bearbeitung der freigelegten elektrisch leitfähigen Beschichtung, so dass diese nach dem Freilegen lösungsmittelfrei und auch frei von Reinigungsspuren vorliegt. Der Ablöseprozess ist schnell durchführbar, und zwar mit einer hohen Arbeitssicherheit, da keine Lösungsmittel eingesetzt werden müssen. Der definierte Bereich der zweiten Trägerfolie ist gut reproduzierbar, so dass auch eine schnelle industrielle Umsetzung des Verfahrens nach der Erfindung möglich ist.
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Denkbar ist es auch, dass bei dem Verfahren nach der Erfindung der PDLC-Rohling eine Erhitzung auf beiden Seiten erfährt. Auch in diesem Falle ist es aber vorteilhaft, das Verfahren so zu steuern, dass die Erhitzung auf der Seite der ersten Trägerfolie größer ist als auf der Seite der zweiten Trägerfolie, so dass sich die PDLC-Masse beim nachfolgenden Ablöseschritt von der gewünschten Trägerfolie und deren leitfähigen Beschichtung insbesondere vollständig trennt.
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Der PDLC-Rohling ist beispielsweise ein Zuschnitt eines Folienverbunds, welcher aus der ersten Trägerfolie mit der ersten elektrisch leitfähigen Beschichtung, der zweiten Trägerfolie mit der zweiten elektrisch leitfähigen Beschichtung und der dazwischen angeordneten PDLC-Schicht gebildet ist. Das Zuschneiden des PDLC-Rohlings kann in das erfindungsgemäße Verfahren integriert werden. Vorzugsweise haben die Kunststofffolien des PDLC-Rohlings nach dem Zuschnitt die gleichen Abmessungen.
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Nach der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann der bearbeitete bzw. vorbereitete PDLC-Rohling weiterverarbeitet werden. Hierbei kann die freigelegte leitfähige Beschichtung der ersten Trägerfolie kontaktiert werden, so dass eine Verbindung derselben mit einer Steuerung möglich ist. Die resultierende PDLC-Anordnung kann dann in den Verbundaufbau einer Fahrzeugscheibe integriert werden, so dass sie beispielsweise zwischen zwei Scheibenkörpern angeordnet wird. Der Verbundaufbau der Fahrzeugscheibe kann weitere Kunststofffolien und/oder eine Ambient-Light-Funktionalität umfassen.
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Die PDLC-Anordnung der Fahrzeugscheibe bildet vorzugsweise eine Beschattungsanordnung, welche mittels der angeschlossenen elektrischen Steuerung zwischen einem Sperrzustand und einem Transmissionszustand durch Anlegen entsprechender elektrischer Spannungen schaltbar ist. Insbesondere eignet sich die so ausgebildete Fahrzeugscheibe als Scheibe eines Fahrzeugdaches, welche Bestandteil eines starr gegenüber einem Fahrzeugaufbau angeordneten Festdachelements oder eines Deckelelements sein kann, welches gegenüber dem Fahrzeugaufbau mittels einer entsprechenden Antriebskinematik verlagerbar ist.
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Die elektrisch leitfähigen Beschichtungen der beiden Trägerfolien des PDLC-Rohlings können segmentiert ausgebildet sein, wobei nach Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung eine getrennte Kontaktierung der Segmente der jeweiligen elektrischen leitfähigen Beschichtung möglich ist.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird der PDLC-Rohling auf der Seite der ersten Trägerfolie so erhitzt, dass die erste Trägerfolie eine Temperatur von 60°C bis 220°C, insbesondere eine Temperatur von 60°C bis 150°C und bevorzugt eine Temperatur von 60°C bis 100°C annimmt. Diese Temperaturbereiche eignen sich insbesondere bei Nutzung einer PET-Folie als Trägerfolie, deren Schmelztemperatur bei etwa 260°C liegt.
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Bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird der definierte Bereich der zweiten Trägerfolie zusammen mit dem in diesem Bereich anhaftenden Abschnitt der PDLC-Schicht mittels eines Trennwerkzeugs abgelöst. Das Trennwerkzeug wird vorzugsweise ohne mechanischen Kontakt zu der elektrisch leitfähigen Beschichtung der ersten Trägerfolie an dem Aufbau des PDLC-Rohlings angelegt, und kann skalpellartig, spachtelartig, klingenartig oder dergleichen ausgeführt sein.
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Um den Bereich, in dem die zweite Trägerfolie zusammen mit dem in diesem Bereich anhaftenden Abschnitt der PDLC-Schicht von der ersten Trägerfolie abgelöst wird, eindeutig zu definieren, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung der definierte Bereich durch ein Durchtrennen der zweiten Trägerfolie entlang einer Schnittlinie erzeugt, ohne dass die erste Trägerfolie und deren elektrisch leitfähige Beschichtung von dem vorgenommenen Schnitt erfasst werden. Ein derartiger Schneidprozess wird auch häufig als so genannter Kiss-Cut oder Half-Cut bezeichnet.
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Der definierte Bereich, in dem die elektrisch leitfähige Beschichtung der ersten Trägerfolie mittels des Verfahrens nach der Erfindung freigelegt wird, kann eine Streifenform, eine L-Form, eine U-Form oder eine Rahmenform haben. Denkbar ist es auch, dass der definierte Bereich von einem lokalen Flächenabschnitt gebildet ist, der eine beliebige Geometrie haben kann.
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Um das Ablösen der zweiten Trägerfolie und des daran anhaftenden Abschnitts der PDLC-Schicht von der ersten Trägerfolie zu unterstützen, wird der PDLC-Rohling bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung außerhalb des definierten Bereichs bei Ablösen desselben mittels eines Niederhalters gehalten.
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Zur weiteren Unterstützung des Ablöseprozesses und zur Gewährleistung der Adhäsionskräfte zwischen der PDLC-Masse bzw. -Schicht und der elektrisch leitfähigen Beschichtung der zweiten Trägerfolie wird bei einer speziellen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung der PDLC-Rohling während des Ablösens des definierten Bereichs der zweiten Trägerfolie auf der Seite der zweiten Trägerfolie gekühlt.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens nach der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Dachbereichs eines Kraftfahrzeuges;
- 2 einen Schnitt durch eine Scheibe des Fahrzeugdaches;
- 3 eine perspektivische Ansicht einer PDLC-Anordnung der Fahrzeugscheibe;
- 4 einen Schnitt durch einen PDLC-Rohling;
- 5 einen Schnitt durch den PDLC-Rohling bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung; und
- 6 einen Schnitt durch den PDLC-Rohling nach der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 dargestellt, welches ein Fahrzeugdach 12 umfasst, das mit einem Festdachelement 14 versehen ist, das starr bzw. unbeweglich an eine Fahrzeugkarosserie angebunden ist. Das Festdachelement 14 bildet eine Fahrzeugscheibe, welche mit einer Beschattungsfunktion ausgebildet ist, so dass der Lichteinfall über das Festdachelement in einen Innenraum des Kraftfahrzeuges 10 gesteuert werden kann.
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Das Festdachelement 14 hat einen Verbundaufbau, der 2 zu entnehmen ist und der einen Scheibenaußenkörper 16, der eine der Fahrzeugumgebung zugewandte, äußere Sichtfläche des Festdachelements 14 bildet, und einen Scheibeninnenkörper 18 umfasst, der eine innere, vom Fahrzeuginnenraum aus zugängliche Sichtfläche des Festdachelements 14 bildet. Zwischen dem Scheibenaußenkörper 16 und dem Scheibeninnenkörper 18 ist eine PDLC-Anordnung (polymerdispergierte Flüssigkristallanordnung) 20 angeordnet, die ein Beschattungssystem des Festdachelements 14 darstellt. Die PDLC-Anordnung 20 ist über Klebstoffschichten, die aus PVB (Polyvinylbutyral) gebildet sind, an den Scheibenaußenkörper 16 und den Scheibeninnenkörper 18 angebunden.
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Wie den 2 bis 6 zu entnehmen ist, umfasst die PDLC-Anordnung 20 eine erste Trägerfolie 22 und eine zweite Trägerfolie 24. Zwischen den beiden Trägerfolien 22 und 24 ist eine PDLC-Schicht 26 (PDLC-Masse) angeordnet, welche das funktional wirksame Element der PDLC-Anordnung 20 bildet. Die PDLC-Schicht 26 bildet das eigentliche Beschattungselement und umfasst eine Polymermatrix, in der Flüssigkristalle in Tröpfchenform eingebunden sind. Die Trägerfolien 22 und 24, die jeweils aus einem Werkstoff wie PET oder dergleichen gebildet sein können, weisen an ihren der PDLC-Schicht 26 zugewandten Seiten jeweils eine elektrisch leitfähige, transparente Beschichtung 28 bzw. 30 auf, die eine Elektrodenschicht bildet und vorliegend aus einer ITO-Beschichtung (Indium-Zinn-Oxid-Beschichtung) gebildet ist. Mittels der Beschichtungen 28 und 30 kann an die PDLC-Schicht 26 mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung eine Spannung angelegt werden, so dass das Transmissionsverhalten der PDLC-Schicht 26 verändert werden kann. Damit kann die PDLC-Schicht 26 bzw. die PDLC-Anordnung 20 zwischen einem Sperrzustand, in dem die PDLC-Schicht 26 aufgrund der ungerichteten Flüssigkristalle Licht stark streut, und einem Transmissionszustand verstellt werden, in dem Anteile des Lichts ungestreut durch die Fahrzeugscheibe hindurch in den Fahrzeuginnenraum eintreten können.
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Die erste Trägerfolie 22 der PDLC-Anordnung 20 hat in Querrichtung des Festdachelements 12 eine größere Breite als die zweite Trägerfolie 24, so dass in den seitlichen Randbereichen jeweils ein Kontaktstreifen 31A bzw. 31B der ersten Trägerfolie 22 freiliegt, über den die erste elektrisch leitfähige Beschichtung 28 der ersten Trägerfolie 22 kontaktiert bzw. mit der Steuereinrichtung verbunden werden kann. Die Beschichtung 30 der zweiten Trägerfolie 24 ist an einer geeigneten anderen Stelle mit der Steuereinrichtung verbunden.
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Bei der Herstellung der PDLC-Anordnung 20 bzw. zur Vorbereitung derselben zur Kontaktierung und zum Einlaminieren des in 2 dargestellten Verbundaufbaus wird zunächst, wie in 4 dargestellt, ein PDLC-Rohling 32 bereitgestellt. Dieser hat vorzugsweise die Abmessungen, die die erste Trägerfolie 22 in Einbaulage der PDLC-Anordnung 20 hat (vgl. 4). Anschließend wird an dem PDLC-Rohling ein so genannter Kiss-Cut-Process durchgeführt, bei dem lediglich die zweite Trägerfolie 24 entlang von Schnittlinien S durchtrennt wird, die erste Trägerfolie 22 und deren Beschichtung aber nicht erfasst werden. Hierbei erfolgt also keine mechanische Beanspruchung der ersten Trägerfolie 22 und der Beschichtung 28 derselben. Daraufhin wird der PDLC-Rohling 32 auf der Seite der ersten Trägerfolie 22 so erhitzt, dass die erste Trägerfolie eine Temperatur T von etwa 80°C bis 100°C annimmt. Mittels eines entsprechenden Trennwerkzeugs 34 kann dann der mittels der Schnittlinie S definierte Bereich, der mit dem Kontaktstreifen 31A bzw. 31B korrespondiert, zusammen mit dem in diesem Bereich an der zweiten Trägerfolie 24 anhaftenden Abschnitt der PDLC-Schicht 26 rückstandsfrei von der ersten Trägerfolie 22 und deren Beschichtung 28 abgelöst werden (5), so dass die in 6 dargestellte Anordnung mit im Randbereich freigelegter Beschichtung 28 der ersten Trägerfolie 22 resultiert. Dieser Prozess wird entlang beider seitlicher Ränder des PDLC-Rohlings durchgeführt, so dass die in 3 dargestellte PDLC-Anordnung 20 mit den beiden seitlichen Kontaktstreifen 31A und 31B hergestellt wird. Zwischen den Kontaktstreifen 31A und 31B wird der PDLC-Rohling 32 während des Ablöseprozesses mittels eines Niederhalters gehalten. Gegebenenfalls erfolgt eine Kühlung auf der Seite der zweiten Trägerfolie 24.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Fahrzeugdach
- 14
- Festdachelement
- 16
- Scheibenaußenkörper
- 18
- Scheibeninnenkörper
- 20
- PDLC-Anordnung
- 22
- Trägerfolie
- 24
- Trägerfolie
- 26
- PDLC-Schicht
- 28
- Beschichtung
- 30
- Beschichtung
- 31A, B
- Kontaktstreifen
- 32
- PDLC-Rohling
- 33
- definierter Bereich
- 34
- Trennwerkzeug
- S
- Schnittlinie
- T
- Temperatur
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019102025 A1 [0002]
