WO2024046736A1 - Verbundglasscheibe mit verbesserter spektraler reflektion - Google Patents

Verbundglasscheibe mit verbesserter spektraler reflektion Download PDF

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WO2024046736A1
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laminated glass
nanostructuring
layer
laminated
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Semjon MOORAJ
Anne PENILLARD
Li-Ya Yeh
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Saint-Gobain Glass France
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Definitions

  • the present invention relates to a laminated glass pane with improved spectral reflection, which heats up less when exposed to sunlight and transfers less heat to the outside when the outside temperature is cold.
  • glazing buildings When glazing buildings, the spectral reflection properties of the products are playing an increasingly important role. With a view to climate change, buildings with efficient construction can make a decisive contribution to achieving global targets for permissible CO2 emissions. Through the building's energy management with the appropriate properties, glazing can, among other things, result in the glazing heating up less in the summer and transmitting less heat to the outside in the winter, according to ISO 5001.
  • the device in particular for display devices, comprises a first disc-shaped element and a second disc-shaped element, at least one IR-reflecting coating introduced between the first and the second disc-shaped element and a filling material introduced between the first and the second disc-shaped element, the first and the second disc-shaped element, the IR-reflecting coating and the filler material form a composite, and preferably an anti-reflective coating, in particular in the visible wavelength range, is applied to the outside of the first or the outside of the first and second disc-shaped elements, wherein the filler material is at least two laminating films, at least a first laminating film and a second laminating film and at least one further film, at least one IR-reflecting coating being provided, the IR-reflecting coating being applied to the film, the film being between the at least first and the second Laminating film is introduced and the IR solar reflectivity in the wavelength range 780
  • the MicroShade® Film is a 0.2 mm thick passive microstructured film that blocks the sun's energy and allows natural daylight into the building when installed in a glazed building element or in/on a facade pane.
  • WO 2009/012750 A2 a method and device for laser structuring of solar cells is known.
  • solar modules are separated into individual solar cells and electrically connected to each other.
  • thermally gentle structuring is achieved at high process speeds.
  • WO 2008/076614 A2 discloses a coated glass sheet having a first surface and an opposing second patterned surface to provide a predetermined pattern on the second surface of the substrate and a coating over the pattern.
  • the substrate is made of glass and has a metallic appearance.
  • the object of the present invention is to provide a laminated glass pane with improved spectral reflection, which heats up less when exposed to sunlight and transfers less heat to the outside when the outside temperature is cold.
  • the object of the present invention is therefore solved by a laminated glass pane that contains at least
  • the laminated glass pane according to the invention shows surprisingly and unexpectedly good results in terms of spectral reflection.
  • the laminated glass pane according to the invention heats up less when exposed to sunlight and transfers less heat to the outside when the outside temperature is cold than known laminated glass panes.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is a composite glass pane, the nanostructuring of glass substrates being obtained using the DLIP process.
  • DLIP means “Direct Laser Interference Patterning”, a holographic process in which two coherent waves are superimposed in such a way that the resulting interference in the focus of the laser pulse enables micro- or nano-structuring of surfaces.
  • DLIP is a method of creating repeating patterns on the surface of materials such as glass by exploiting the interference phenomenon of two or more laser beams.
  • the beam is divided by a beam splitter, special prisms or other elements.
  • the beams are then folded together to form an interference pattern.
  • a sufficiently high power of the laser beam can therefore lead to material removal at the interference maxima through ablation, with the material remaining intact at the minimum.
  • a specific surface structure or a specific microprofile is created. Due to the coupling of energy into the surface, in addition to the pure topographical surface design, the material properties (e.g. microstructure, oxidation behavior and phase formation) can also be influenced using laser structuring. This offers another possibility for the functional design of surfaces.
  • the efficiency of energy coupling during laser structuring essentially depends on the absorption behavior of the material surface and can be influenced by the choice of wavelength from ultraviolet to infrared of the laser system used.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, wherein the IR-reflecting layer contains at least two metal layers separated by oxide or nitrite-containing layers and the metal layer contains silver, gold or aluminum.
  • a further preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, with the IR-reflecting coating preferably containing up to three silver layers.
  • Such coatings are usually made of reflective metals, for example gold, silver, copper, nickel-chrome, stainless steel and others. These materials have high reflectivity in the infrared range.
  • metal oxides are applied, for example NiCrO x .
  • So-called blocker layers, for example ZnO or SnCh, are used to protect against chemical attack and to improve adhesion.
  • 2 functional Ag layers or 3 functional Ag layers are used.
  • the layer structure is applied to the nanostructured glass surface.
  • the following layer structures, among others, are used.
  • SisN4 can be replaced by SiZrN or by ZnSnO.
  • the central silver layer has a thickness of 8 nm to 20 nm, preferably 10 nm to 17 nm.
  • the thicknesses of the layers are in the following ranges:
  • SisN4 from 5 nm to 80 nm, preferably from 10 nm to 70 nm
  • a particularly preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, wherein the nanostructuring has a periodicity of 1 pm to 10 pm, preferably from 3 pm to 7 pm and particularly preferably from 4 pm to 6 pm.
  • the periodicity according to the invention is achieved in the nanostructuring.
  • very good results are achieved in the scattering of the incident sunlight in the laminated glass panes according to the invention.
  • a particularly preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, the nanostructuring having a depth of 0.5 pm to 5 pm, preferably from 1 pm to 3 pm and particularly preferably from 1.2 pm to 1.6 pm.
  • the depth according to the invention is achieved in nanostructuring.
  • very good results are achieved in the scattering of the incident sunlight in the laminated glass panes according to the invention.
  • a further preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, wherein the polymeric layer contains at least one polymer, such as polyvinyl butyral (PVB), plasticizer-reduced PVB, ionoplast, ethylene vinyl acetate (EVA), polycarbonate, polymethyl methacrylate (PMMA), casting resins or transparent adhesives.
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • PVB polyvinyl butyral
  • Films for intermediate layers can also be made of the plastic ethylene vinyl acetate (EVA), which is characterized by high temperature resistance, durability and a certain minimum stiffness even at high temperatures. The thicker the film or the composite as a whole, the stronger the resistance to impact, bombardment or pressure waves. Particularly burglar- and bullet-resistant glazing is therefore laminated with intermediate layers made of polycarbonate or polymethyl methacrylate (PMMA, acrylic or plexiglass) to form an overall composite.
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • a special case of intermediate layers are casting resins, which are not processed as film material, but are poured between two panes of glass and then harden there.
  • a further preferred embodiment is a laminated glass pane, wherein the polymeric layer has a thickness of 0.3 mm to 1.6 mm (0.38 mm, 0.76 mm, 1.14 mm or 1.52 mm).
  • the films with these thicknesses are particularly well suited for the production of the laminated glass pane according to the invention.
  • optically clear adhesives are also used as an intermediate layer. In demanding applications that require both transparency and strong contact bonding, transparent adhesives enable electronic advancements in laminated glass panels.
  • LOCTITE® brand transparent adhesives are an example of optical contact bonding in adhesive applications for electronic displays, touch screens and sensors.
  • the glazing produced in this way becomes transparent to visible light and, according to the invention, scatters the spectral IR components of the incident light. There are little or no visible diffraction effects in the form of rainbow colored artifacts when viewed.
  • a further preferred embodiment of the invention is a laminated glass pane, the outer glass pane and the inner glass pane each having a thickness of 0.5 mm to 12 mm, preferably from 1 mm to 10 mm and particularly preferably from 3 mm to 8 mm. These glass thicknesses are very suitable for producing the laminated glass pane according to the invention.
  • the object of the invention is further achieved by a method for producing the laminated glass pane according to the invention, wherein the nanostructuring is produced by a DLIP process, the IR-reflecting layer is applied to the nanostructuring by PVD or CVD and the outer glass pane and the inner glass pane and the polymeric layer can be laminated to form the laminated glass pane according to the invention.
  • the present invention therefore also describes a method which is based on laser-based micro- or nano-structuring using the DLIP method of glass substrates in conjunction with a subsequent coating of these same introduced structures with an IR-reflecting layer.
  • the object of the invention is ultimately achieved through the use of the laminated glass pane for building glass and architectural glass for the areas of living, culture, education, sports, leisure, office, administration, commerce, industry, traffic and special buildings.
  • the invention is explained in more detail using the following drawing and examples. The drawing shows:
  • Figure 1 Top view of a laminated glass pane according to the invention
  • Figure 2 Cross section of the laminated glass pane along the line A - A '
  • Figure 3 Cross section through a laminated glass pane without texturing and IR-reflecting layer with incident sun rays
  • Figure 4 Cross section through a laminated glass pane according to the invention with texturing and IR-reflecting layer with incident sun rays
  • Figure 5 Comparison of two samples
  • Figure 6 Top view of the structuring on the inside of the outer pane of the laminated glass pane
  • Figure 7 The representation of the periodicity and the depth of the structure
  • Figure 8 The representation of the DLIP micro-, nano-texturing.
  • Figure 1 shows a plan view of a laminated glass pane I according to the invention.
  • the laminated glass pane I according to the invention contains at least an outer glass pane 1, an inner glass pane 2 and a polymeric layer 3 between the glass pane 1 and glass pane 2.
  • the laminated glass pane I is usually used as building glass and architectural glass.
  • Figure 2 shows a cross section of the laminated glass pane I along the line A - A 'from Figure 1. Shown here are the outside 1a and the inside 1b of the outer glass pane 1 as well as the outside 2a and the inside 2b of the inner glass pane 2.
  • a polymeric layer 3 is arranged between the glass pane 1 and glass pane 2.
  • the glass panes 1, 2 have a thickness of 4 mm to 12 mm and are usually float glass.
  • the polymeric layer 3 is usually created by lamination of at least one polymeric film 3 between the panes 1 and 2. This is usually a PVB film (polyvinyl butyral). Thicknesses in construction and 0.38 mm, 0.76 mm, 0.86 mm, 1.14 mm and 1.52 mm are common.
  • OCA optically clear adhesives
  • the inside 1b of the outer glass pane 1 has a nanostructure 4 and an IR-reflecting layer 5 on it.
  • the nanostructuring 4 is formed using DLIP (Direct Laser Interference Patterning).
  • the IR-reflecting layer 5 contains Ag and is preferably embedded in a layer sequence. This is, for example, a SiaNVAg/Sia ⁇ layer structure, preferred the Saint-Gobain product SKN133.
  • the IR-reflecting layer 5 is applied to the nanostructuring 4 using PVD or CVD.
  • Figure 3 shows the cross section through a commercially available laminated glass pane without nanostructuring and silver layer with irradiation of solar rays S.
  • Figure 4 shows a cross section through a laminated glass pane I according to the invention with nanostructuring 4 and silver layer 5 with irradiation of solar rays S.
  • Figure 3 shows how the sun's rays S are reflected as rays R on the outside 1a of the outer pane 1 and on the PVB layer.
  • 4 shows how the sun's rays S are scattered as rays G on the microstructured and coated surface 5 on the inside 1b of the outer pane 1.
  • Figure 5 shows a diagram comparing two samples.
  • a laminated glass pane with a MicroShade® film is used as comparison sample M.
  • the microstructured film is applied to the inside 1b of the outer glass pane 1 of the laminated glass pane.
  • the integrated microstructure of the film is tailored to the angle of incidence of the sun over the course of a day and a year in terms of its energy and light transmission.
  • the micro honeycombs of the film act like a lamella.
  • the film has an IR-reflecting coating.
  • the comparison sample M is compared with a sample AO according to the invention.
  • the sample AO according to the invention is a composite glass pane I with a nanostructure 4 and an IR-reflecting layer 5 with SiaNVAg/Sia ⁇ (SKN133 from Saint-Gobain) applied thereon.
  • P means the periodicity
  • d means the depth of the nanostructure. This is shown in more detail in Figure 7.
  • the light transmittance TL (%) is plotted on the vertical axis.
  • the angle of incidence of the sun's rays (°) is plotted on the horizontal axis.
  • the table shows the ratio of light transmittance TL (%) at an angle of incidence of 0° to 60°, the structure in periodicity P and depth d and, if applicable, optical distortion.
  • the sample AO according to the invention shows an improved ratio TL O7TL 60° of 0.75 compared to the known material M TL 07TL 60° of 0.51.
  • the curve of M shows a clear decrease in TL with increasing angle of incidence.
  • the functionality of the scattering function is shown by the angular stability.
  • the sample AO according to the invention shows improved angular stability.
  • the sample AO according to the invention shows no optical distortion. Optical distortion is usually diffraction artifacts, such as rainbows.
  • Figure 6 shows the top view of the nanostructuring 4 on the inside 1b of the outer pane 1.
  • the nanostructuring 4 is uniform with a specific and defined periodicity P and depth d.
  • P in the sample according to the invention is 5 pm.
  • the depth d in the sample according to the invention is 1.5 pm.
  • the ratio of P to d and the shape of the structure are clearly shown in Figure 7.
  • Figure 8 shows schematically the DLIP micro-, nano-texturing.
  • the superposition of 4 coherent partial beams K of a laser is shown.
  • the partial beams K are brought together on the workpiece in such a way that a punctiform intensity profile is created in the spot through interference.
  • the laser parameters of the nanosecond laser are:

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe (I) zumindest enthaltend eine äußere Glasscheibe (1) mit der Außenseite (1a) und der Innenseite (1b), eine innere Glasscheibe (2) mit der Außenseite (2a) und der Innenseite (2b) und eine polymere Schicht (3) zwischen der Glasscheibe (1) und Glasscheibe (2), wobei zumindest eine der polymeren Schicht (3) zugewandte Innenseite (1b) oder Außenseite (2a) eine Nanostrukturierung (4) und darauf eine IR- reflektierende Schicht (5) aufweist.

Description

Verbundglasscheibe mit verbesserter spektraler Reflektion
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe mit verbesserter spektraler Reflektion, die sich bei Sonneneinstrahlung geringer aufheizt und bei kalten Außentemperaturen geringere Wärme nach Außen überträgt.
Bei der Verglasung von Gebäuden spielen spektrale Reflektionseigenschaften der Produkte eine zunehmend wichtige Rolle. Mit Blick auf den Klimawandel können Gebäude mit einer effizienten Bauweise entscheidend dazu beitragen, dass die globalen Ziele für die zulässigen CO2 Emissionen erreicht werden können. Verglasungen können durch das Energiemanagement des Gebäudes mit den entsprechenden Eigenschaften unter anderem dazu führen, dass sich die Verglasung im Sommer weniger stark aufheizt und im Winter weniger wärme nach außen transmittiert, gemäß ISO 5001.
Aus der DE 102015 001 668 A1 ist eine Einrichtung mit IR-reflektierender Beschichtung bekannt. Die Einrichtung, insbesondere für Anzeigevorrichtungen, umfasst ein erstes scheibenförmiges Element und ein zweites scheibenförmiges Element, wenigstens eine zwischen dem ersten und dem zweiten scheibenförmigen Element eingebrachte IR- reflektierende Beschichtung und ein zwischen dem ersten und dem zweiten scheibenförmigen Element eingebrachtes Füllmaterial, wobei das erste und das zweite scheibenförmige Element, die IR-reflektierende Beschichtung und das Füllmaterial einen Verbund ausbilden, und bevorzugt eine Entspiegelungsbeschichtung, insbesondere im sichtbaren Wellenlängenbereich, auf der Außenseite des ersten oder der Außenseite des ersten und des zweiten scheibenförmigen Elements, aufgebracht ist, wobei das Füllmaterial wenigstens zwei Laminierfolien, wenigstens eine erste Laminierfolie und eine zweite Laminierfolie sowie wenigstens eine weiteren Folie umfasst, wobei wenigstens eine IR- reflektierende Beschichtung vorgesehen ist, wobei die IR-reflektierende Beschichtung auf die Folie aufgebracht ist, wobei die Folie zwischen die wenigstens erste und die zweite Laminierfolie eingebracht ist und die IR-Sonnenreflektivität im Wellenlängenbereich 780 nm bis 3000 nm der Einrichtung im Bereich 45% bis 95% liegt und die Reflektivität RVjS im visuellen Wellenlängenbereich 400 nm bis 780 nm kleiner gleich 4% ist.
In der Fachwelt ist der MicroShade® Film des Unternehmens MicroShade A/S bekannt, (Glas + MicroShade Film = Verschattung für Glasfassaden - So revolutioniert MicroShade den Sonnenschutz - GLASWELT). Der MicroShade® Film ist eine 0,2 mm starke passive mikrostrukturierte Folie, die die Energie der Sonne abblockt und natürliches Tageslicht in das Gebäude lässt, wenn sie in einem verglasten Bauelement beziehungsweise in/auf einer Fassadenscheibe angebracht wird.
Aus WO 2009/012750 A2 ist ein Verfahren und Vorrichtung zur Laserstrukturierung von Solarzellen bekannt. Dabei werden in einem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Prozess Solarmodule in einzelne Solarzellen separiert und miteinander elektrisch verschaltet. Durch eine Vergrößerung der pro Laserimpuls bearbeiteten Fläche sowie bei Bandgeschwindigkeiten von mehreren Metern der ein- oder mehrfach mit Funktionsmaterialien beschichteten flexiblen Trägerfolie wird eine thermisch schonende Strukturierung bei hohen Prozessgeschwindigkeiten erzielt.
WO 2008/076614 A2 offenbart eine beschichtete Glasscheibe mit einer ersten Oberfläche und einer gegenüberliegenden zweiten gemusterten Oberfläche, um ein vorbestimmtes Muster auf der zweiten Oberfläche des Substrats bereitzustellen und eine Beschichtung über dem Muster. Das Substrat ist aus Glas hergestellt und hat ein metallisches Aussehen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbundglasscheibe mit verbesserter spektraler Reflektion bereitzustellen, die sich bei Sonneneinstrahlung geringer aufheizt und bei kalten Außentemperaturen geringere Wärme nach Außen überträgt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentsprüche gelöst. Bevorzugte Ausfürungsformen der Erfindung gehen aus den Merkmalen der Unteransprüche hervor.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wir demnach durch eine Verbundglasscheibe gelöst, die zumindest enthält
Eine äußere Glasscheibe mit der Außenseite und der Innenseite,
Eine innere Glasscheibe mit der Außenseite und der Innenseite und
Eine polymere Schicht zwischen der äußeren Glasscheibe und inneren Glasscheibe, wobei zumindest eine der polymeren Schicht zugewandte Innenseite der Außenscheibe oder Außenseite der Innenscheibe eine Nanostrukturierung und darauf eine IR-reflektierende Schicht aufweist. Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe zeigt überraschend und unerwartet gute Ergebnisse bei der spektralen Reflexion. Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe heizt sich bei Sonneneinstrahlung geringer auf und überträgt bei kalten Außentemperaturen geringere Wärme nach Außen als bekannte Verbundglasscheiben.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die Nanostrukturierung mittels des DLIP Verfahren von Glassubstraten erhalten wird. DLIP bedeutet „Direct Laser Interference Patterning“, ein holografisches Verfahren, bei dem zwei kohärente Wellen so überlagert werden, dass die dabei entstehenden Interferenzen im Fokus des Laserpulses eine Mikro- bzw. Nanostrukturierung von Oberflächen ermöglichen.
DLIP ist eine Methode zur Erzeugung sich wiederholender Muster auf der Oberfläche von Materialien, wie Glas durch Nutzung des Interferenzphänomens von zwei oder mehr Laserstrahlen. Um Interferenz zu erhalten, wird der Strahl durch einen Strahlteiler, spezielle Prismen oder andere Elemente geteilt. Die Strahlen werden dann zusammengefaltet, um ein Interferenzmuster zu bilden. Eine ausreichend hohe Leistung des Laserstrahls kann somit durch Ablation zu einem Materialabtrag an den Interferenzmaxima führen, wobei das Material auf dem Minimum intakt bleibt. Auf diese Weise entsteht je nach Laser- Materialwechselwirkung eine bestimmte Oberflächenstruktur beziehungsweise ein bestimmtes Mikroprofil. Aufgrund der Energieeinkopplung in die Oberfläche können neben der reinen topographischen Oberflächengestaltung mittels Laserstrukturierung auch die Materialeigenschaften (zum Beispiel Mikrostruktur, Oxidationsverhalten und Phasenbildung) beeinflusst werden. Dadurch besteht eine weiterer Möglichkeit der funktionellen Gestaltung von Oberflächen.
Die Effizienz der Energieeinkopplung bei einer Laserstrukturierung hängt dabei im Wesentlichen vom Absorptionsverhalten der Materialoberfläche ab und kann über die Wahl der Wellenlänge von ultraviolett bis infrarot des verwendeten Lasersystems beeinflusst werden.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die IR-reflektierende Schicht mindestens zwei durch oxidische oder Nitrit haltige Schichten getrennte Metallschichten enthält und die Metallschicht Silber, Gold oder Aluminium enthält. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die IR-reflektierende Beschichtung bevorzugt bis zu drei Silberschichten enthält.
Es handelt sich bevorzugt um komplexe Doppel- oder sogar Dreifach-Silber-Schichtsysteme, bei denen sich die Reihenfolge eines Einfachsilberschichtsystems wiederholt und gegebenenfalls um weitere Schichten ergänzt wird. Derartige Beschichtungen bestehen in der Regel aus reflektierenden Metallen, zum Beispiel Gold, Silber, Kupfer, Nickel-Chrom, Edelstahl und andere. Diese Materialien besitzen ein hohes Reflexionsvermögen im Infrarotbereich. Zusätzlich werden Metalloxide aufgebracht, zum Beispiel NiCrOx. Zum Schutz vor chemischem Angriff und zur Haftverbesserung dienen sogenannte Blockerschichten, zum Beispiel ZnO oder SnCh.
Erfindungsgemäß werden 2 funktionale Ag Schichten oder 3 funktionale Ag Schichten verwendet. Der Schichtaufbau wird auf der nanostrukturierten Glasoberfläche aufgebracht. Erfindungsgemäß werden unter anderem die folgenden Schichtaufbauten verwendet.
Glas / SisN4 (dotiert mit AI) / ZnO / NiCr Unterblocker / Ag1 / NiCr Überblocker / ZnO / SiaN4 (dotiert mit AI) / ZnO / NiCr Unterblocker / Ag2 / NiCr Überblocker / ZnO / SisN4 (dotiert mit AI)
Oder
Glas / SisN4 (dotiert mit AI) / ZnO / NiCr Unterblocker / Ag1 / NiCr Überblocker / ZnO / SisN4 (dotiert mit AI) / ZnO / NiCr Unterblocker / Ag2 / NiCr Überblocker / ZnO / SisN4 (dotiert mit AI) / ZnO / NiCr Unterblocker / Ag3 / NiCr Überblocker / ZnO / SisN4 (dotiert mit AI)
Erfindungsgemäß kann SisN4 durch SiZrN oder durch ZnSnO ersetzt werden.
Die zentrale Silberschicht weist erfindungsgemäß eine Dicke von 8 nm bis 20 nm, bevorzugt bei 10 nm bis 17 nm auf.
Die Dicken der Schichten liegen erfindungsgemäß in den folgenden Bereichen:
Ag von 8 nm bis 20 nm, vorzugsweise von 10 nm bis 17 nm
SisN4 von 5 nm bis 80 nm, vorzugsweise von 10 nm bis 70 nm
ZnO von 5 nm bis 15 nm
NiCr von 0.1 nm bis 3 nm Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die Nanostrukturierung eine Periodizität von 1 pm bis 10 pm, bevorzugt von 3 pm bis 7 pm und besonders bevorzugt von 4 pm bis 6 pm aufweist. Mit dem DLIP Verfahren wird die erfindungsgemäße Periodizität bei der Nanostrukturierung erreicht Mit der erfindungsgemäßen Nanostrukturierung werden sehr gute Ergebnisse bei der Streuung des einfallenden Sonnenlichts bei der erfindungsgemäßen Verbundglasscheiben erreicht.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die Nanostrukturierung eine Tiefe von 0,5 pm bis 5 pm, bevorzugt von 1 pm bis 3 pm und besonders bevorzugt von 1,2 pm bis 1 ,6 pm aufweist. Mit dem DLIP Verfahren wird die erfindungsgemäße Tiefe bei der Nanostrukturierung erreicht. Mit der erfindungsgemäßen Nanostrukturierung werden sehr gute Ergebnisse bei der Streuung des einfallenden Sonnenlichts bei der erfindungsgemäßen Verbundglasscheiben erreicht.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die polymere Schicht zumindest ein Polymer, wie Polyvinylbutyral (PVB), weichmacherreduziertes PVB, lonoplast, Ehtylenvinylacetat (EVA), Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Gießharze oder transparente Klebstoffe enthält.
Es handelt sich dabei überwiegend um Polyvinylbutyral (PVB). Folien für Zwischenschichten können auch aus dem Kunststoff Ehtylenvinylacetat (EVA) bestehen, der sich durch hohe Temperaturbeständigkeit, Dauerhaftigkeit und eine gewisse Mindeststeifigkeit auch bei hohen Temperaturen auszeichnet. Je dicker die Folie bzw. der Verbund insgesamt ist, desto stärker ist der Widerstand gegen Bewurf, Beschuss oder Druckwellen. Besonders einbruch- und beschusshemmende Verglasungen werden darum mit Zwischenschichten aus Polycarbonat oder Polymethylmethacrylat (PMMA, Acryl- oder Plexiglas) zu einem Gesamtverbund laminiert. Einen Sonderfall von Zwischenschichten stellen Gießharze dar, die nicht als Folienmaterial verarbeitet, sondern zwischen zwei Glasscheiben eingegossen werden und dort anschließend erhärten.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist eine Verbundglasscheibe, wobei die polymere Schicht eine Dicke von 0,3 mm bis 1 ,6 mm (0,38 mm, 0,76 mm, 1,14 mm oder 1 ,52 mm) aufweist. Die Folien sind mit diesen Dicken erfindungsgemäß besonders gut geeignet für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe. Optisch klare Klebstoffe werden erfindungsgemäß auch als Zwischenschicht verwendet. In anspruchsvollen Anwendungen, die sowohl Transparenz als auch eine starke Kontaktverklebung erfordern, ermöglichen transparente Klebstoffe die elektronischen Weiterentwicklungen beim Verbundglasscheiben. Transparente Klebstoffe der Marke LOCTITE® sind ein Beispiel für optische Kontaktverklebungen in Klebeanwendungen für elektronische Displays, Touchscreens und Sensoren.
Durch eine anschließende Laminierung mit PVB und/oder Verklebung mittels eines OCA (Optical clear adhesive) mit einem zweiten Substrat wird die so erzeugte Verglasung transparent für sichtbares Licht und streut erfindungsgemäß die spektralen IR-Anteile des auftreffenden Lichts. Es treten kaum oder keine sichtbaren Beugungseffekte in Form von regenbogenfarbenen Artefakten beim Betrachten auf.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist eine Verbundglasscheibe, wobei die äußere Glasscheibe und die innere Glasscheibe jeweils eine Dicke von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt von 1 mm bis 10 mm und besonders bevorzugt von 3 mm bis 8 mm aufweisen. Diese Glasdicken sind für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe sehr gut geeignet.
Die Aufgabe der Erfindung wird weiter durch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe gelöst, wobei die Nanostrukturierung durch ein DLIP Verfahren erzeugt wird, die IR-reflektierende Schicht durch PVD oder CVD auf die Nanostrukturierung aufgebracht wird und die äußere Glasscheibe und die innere Glasscheibe und die polymere Schicht zu der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe laminiert werden.
Die Vorliegende Erfindung beschreibt demnach auch ein Verfahren, welches auf einer Laserbasierten Micro- bzw. Nanostrukturierung mittels DLIP Verfahren von Glassubstraten im Zusammenspiel mit einer anschließenden Beschichtung ebendieser eingebrachten Strukturen mit einer IR Reflektierenden Schicht basiert.
Die Aufgabe der Erfindung wird schließlich durch die Verwendung der Verbundglasscheibe für Bauglas und Architekturglas für die Bereiche Wohnen, Kultur, Bildung, Sport, Freizeit, Büro, Verwaltung, Gewerbe, Industrie, Verkehr und Sonderbauten gelöst. Die Erfindung wird anhand der folgenden Zeichnung und Beispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:
Figur 1 : Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Verbundglasscheibe, Figur 2: Querschnitt der Verbundglasscheibe entlang der Linie A — A‘, Figur 3: Querschnitt durch eine Verbundglasscheibe ohne Texturierung und IR-reflektierende Schicht mit einfallenden Sonnenstrahlen,
Figur 4: Querschnitt durch eine erfindungsgemäße, Verbundglasscheibe mit Texturierung und IR-reflektierender Schicht mit einfallenden Sonnenstrahlen, Figur 5: Vergleich von zwei Proben,
Figur 6: Draufsicht auf die Strukturierung auf der Innenseite der Außenscheibe der Verbundglasscheibe,
Figur 7: Die Darstellung der Periodizität und die Tiefe der Struktur Figur 8: Die Darstellung der DLIP Mikro-, Nano-Texturierung.
Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Verbundglasscheibe I. Die erfindungsgemäße Verbundglasscheibe I enthält zumindest eine äußere Glasscheibe 1 , eine innere Glasscheibe 2 und eine polymere Schicht 3 zwischen der Glasscheibe 1 und Glasscheibe 2. Die Verbundglasscheibe I wird üblicherweise als Bauglas und Architekturglas verwendet.
Figur 2 zeigt einen Querschnitt der Verbundglasscheibe I entlang der Linie A — A‘ aus der Figur 1. Gezeigt wird hier die Außenseite 1a und die Innenseite 1b der äußeren Glasscheibe 1 sowie die Außenseite 2a und die Innenseite 2b der inneren Glasscheibe 2. Eine polymere Schicht 3 ist zwischen der Glasscheibe 1 und Glasscheibe 2 angeordnet. Die Glasscheiben 1 , 2 haben eine Dicke von 4 mm bis 12 mm und sind gewöhnlich Floatglas. Die polymere Schicht 3 entsteht gewöhnlich durch Laminierung mindestens einer polymeren Folie 3 zwischen den Scheiben 1 und 2. Dabei handelt es sich üblicherweise um eine PVB-Folie (Polyvinylbutyral). Dabei sind Dicken im Bauwesen und 0,38 mm, 0,76 mm, 0,86 mm, 1,14 mm und 1 ,52 mm üblich. Anstelle der PVB Schicht können ein oder mehrere optisch klare Klebstoffe (OCA), z.B. Loctite, verwendet werden. Die Innenseite 1b der äußeren Glasscheibe 1 weist eine Nanostrukturierung 4 und darauf eine IR-reflektierende Schicht 5 auf. Die Nanostrukturierung 4 wird mit DLIP (Direct Laser Interference Patterning ) ausgebildet. Die IR-reflektierende Schicht 5 enthält Ag und ist bevorzugt in eine Schichtfolge eingebettet. Dabei handelt es sich z.B. um einen SiaNVAg/Sia^ Schichtaufbau, bevorzugt das Saint-Gobain Produkt SKN133. Die IR-reflektierende Schicht 5 wird mittels PVD oder CVD auf die Nanostrukturierung 4 aufgebracht.
Figur 3 zeigt den Querschnitt durch eine handelsübliche Verbundglasscheibe ohne Nanostrukturierung und Silberschicht mit Einstrahlung von Sonnenstrahlen S. Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Verbundglasscheibe I mit Nanostrukturierung 4 und Silberschicht 5 mit Einstrahlung von Sonnenstrahlen S. Bei Figur 3 wird gezeigt, wie die Sonnenstrahlen S an der Außenseite 1a der Außenscheibe 1 und an der PVB Schicht als Strahlen R reflektiert werden. Bei Figur 4 wird gezeigt, wie die Sonnenstrahlen S an der an der mikrostrukturierten und beschichteten Fläche 5 an der Innenseite 1b der Außenscheibe 1 als Strahlen G gestreut werden.
Figur 5 zeigt in einem Diagramm den Vergleich von zwei Proben. Dabei wird als Vergleichsprobe M eine Verbundglasscheibe mit einer MicroShade® Folie verwendet. Die mikrostrukturierte Folie wird auf der Innenseite 1b der äußeren Glasscheibe 1 der Verbundglasscheibe aufgebracht. Die integrierte Mikrostruktur der Folie ist hinsichtlich ihrer Energie- und Lichtdurchlässigkeit auf den Einfallswinkel der Sonne im Laufe eines Tages und eines Jahres abgestimmt. Die Mikrowaben der Folie wirken wie eine Lamelle. Zusätzlich verfügt der Film über eine IR-reflektierende Beschichtung. Die Vergleichsprobe M wird mit einer erfindungsgemäßen Probe AO verglichen. Die erfindungsgemäße Probe AO ist eine Verbundglasscheibe I mit einer Nanostrukturierung 4 und darauf aufgebrachten IR- reflektierenden Schicht 5 mit SiaNVAg/Sia^ (SKN133 von Saint-Gobain). In der nachstehenden Tabelle bedeutet P die Periodizität und d die Tiefe der Nanostruktur. Das wird in Figur 7 näher dargestellt. Auf der vertikalen Achse wird die Lichtdurchlässigkeit TL (%) aufgetragen. Auf der horizontalen Achse wird der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen (°) aufgetragen. Die Tabelle zeigt das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeit TL (%) bei einem Einfallswinkel von 0° zu 60°, die Struktur in Periodizität P und Tiefe d sowie gegebenenfalls optische Verzerrung.
Figure imgf000010_0001
Die erfindungsgemäße Probe AO zeigt ein verbessertes Verhältnis TL O7TL 60° von 0,75 im Vergleich zu dem bekannten Material M TL 07TL 60° von 0,51. Der Kurvenverlauf von M zeigt eine deutliche Abnahme von TL mit zunehmendem Einfallswinkel. Die Funktionalität der streuenden Funktion zeigt sich anhand der Winkelstabilität. Die erfindungsgemäße Probe AO zeigt eine verbesserte Winkelstabilität. Die erfindungsgemäße Probe AO zeigt keine optische Verzerrung. Optische Verzerrung sind in der Regel Beugungsartefakte, wie zum Beispiel Regenbogen.
Der Vergleich mit dem Produkt MicroShade® Film vom MicroShade A/S verdeutlicht eine höhere Winkelunabhängigkeit der erfindungsgemäßen Probe.
Figur 6 zeigt die Draufsicht auf die Nanostrukturierung 4 auf der Innenseite 1b der Außenscheibe 1. Die Nanostrukturierung 4 ist einheitlich mit einer bestimmten und definierten Periodizität P und Tiefe d. P beträgt in der erfindungsgemäßen Probe 5 pm. Die Tiefe d beträgt in der erfindungsgemäßen Probe 1,5 pm. Das Verhältnis von P zu d und die Form der Struktur sind übersichtlich in Figur 7 dargestellt.
Figur 8 zeigt schematisch die DLIP Mikro-, Nano-Texturierung. Gezeigt wird die Überlagerung von 4 kohärenten Teilstrahlen K eines Lasers. Die Teilstrahlen K werden auf dem Werkstück so zusammengeführt, dass im Spot durch Interferenz ein punktförmiges Intensitätsprofil entsteht. Die Laserparameter des Nanosekundenlasers betragen:
Figure imgf000011_0001
Die Zeichnung und die Beispiele schränken die Erfindung in keiner Weise ein. Bezugszeichenliste
I Verbundglasscheibe
1 äußere Glasscheibe
1a Außenseite
1b Innenseite
2 innere Glasscheibe
2a Außenseite
2b Innenseite
3 polymere Schicht
4 Nanostrukturierung
5 IR-reflektierende Schicht
S einfallende Sonnenstrahlen
R reflektierte Strahlen
G gestreute Strahlen
M Vergleichsprobe MicroShade® Folie
K Teilstrahlen
AO erfindungsgemäße Probe
A— A‘ Querschnitt entlang der Linie A — A‘
P Periodizität (Nanostrukturierung) d Tiefe (Nanostrukturierung)

Claims

Patentansprüche Verbundglasscheibe (I) zumindest enthaltend: a) Eine äußere Glasscheibe (1) mit der Außenseite (1a) und der Innenseite (1b), b) Eine innere Glasscheibe (2) mit der Außenseite (2a) und der Innenseite (2b) und c) Eine polymere Schicht (3) zwischen der Glasscheibe (1) und Glasscheibe (2), wobei zumindest eine der polymeren Schicht (3) zugewandte Innenseite (1b) oder Außenseite (2a) eine Nanostrukturierung (4) und darauf eine IR-reflektierende Schicht (5) aufweist. Verbundglasscheibe (I) nach Anspruch 1, wobei die Nanostrukturierung (4) eine laserbasierten Micro- oder Nanostrukturierung mittels DLIP Verfahren ist. Verbundglasscheibe (I) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die IR-reflektierenden Schicht (5) mindestens zwei durch oxidische oder Nitrit haltige Schichten getrennte Metallschichten enthält und die Metallschicht Silber, Gold oder Aluminium enthält. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Metallschicht eine Dicke von 8 nm bis 20 nm, bevorzugt bei 10 nm bis 17 nm aufweist. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die IR- reflektierende Beschichtung bevorzugt bis zu drei Metallschichten enthält. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Nanostrukturierung (4) eine Periodizität (P) von 1 pm bis 10 pm, bevorzugt von 3 pm bis 7 pm und besonders bevorzugt von 4 pm bis 6 pm aufweist. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Nanostrukturierung (4) eine Tiefe (d) von 0,5 pm bis 5 pm, bevorzugt von 1 pm bis 3 pm und besonders bevorzugt von 1,2 pm bis 1,6 pm aufweist. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die polymere Schicht (3) zumindest ein Polymer, wie Polyvinylbutyral (PVB), weichmacherreduziertes PVB, lonoplast, Ehtylenvinylacetat (EVA), Polycarbonat, Polymethylmethacrylat (PMMA), Gießharze oder transparente Klebstoffe enthält.
9. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die polymere Schicht (3) eine Dicke von 0,3 mm bis 1,6 mm aufweist.
10. Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die äußere Glasscheibe (1) und die innere Glasscheibe (2) jeweils eine Dicke von 0,5 mm bis 12 mm, bevorzugt von 1 mm bis 10 mm und besonders bevorzugt von 3 mm bis 8 mm aufweisen.
11. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Nanostrukturierung (4) mittels DLIP Verfahren erzeugt wird.
12. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die IR-reflektierende Schicht (5) mittels PVD oder CVD auf die Nanostrukturierung (4) aufgebracht wird.
13. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die äußere Glasscheibe (1) und die innere Glasscheibe (2) und die polymere Schicht (3) zu eine Verbundglasscheibe (I) laminiert werden.
14. Verwendung der Verbundglasscheibe (I) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, für Bauglas und Architekturglas für die Bereiche Wohnen, Kultur, Bildung, Sport, Freizeit, Büro, Verwaltung, Gewerbe, Industrie, Verkehr und Sonderbauten.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008076614A2 (en) 2006-12-14 2008-06-26 Ppg Industries Ohio, Inc. Coated non-metallic sheet having a brushed metal appearance, and coatings for and method of making same
WO2009012750A2 (de) 2007-07-23 2009-01-29 Thüringisches Institut für Textil- und Kunststoff-Forschung e.V. Verfahren und vorrichtung zur laserstrukturierung von solarzellen
DE102015001668A1 (de) 2015-02-11 2016-08-25 Schott Ag Einrichtung mit IR-reflektierender Beschichtung

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