Fahrzeugverglasung mit Sonnenschutzbeschichtung

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugverglasung mit einer Sonnenschutzbeschichtung, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie ihre Verwendung.

Sonnenschutz-Verglasungen sind Verglasungen, die durchlässig für Sonnenlicht im sichtbaren (VIS) Spektralbereich (400 nm bis 800 nm) sind und die gleichzeitig den Wärmeeintrag durch Strahlung im nahen Infrarot (IR)-Bereich (800 nm -2500 nm) reduzieren. Als Sonnenschutz-Verglasung besonders geeignet sind demnach Materialien mit einer hohen Absorption im nahen IR-Bereich, die gleichzeitig eine hohe Transmission im sichtbaren Spektralbereich (TL) aufweisen. Sonnenschutz-Verglasungen, die als Windschutzscheibe oder als vordere Seitenscheibe im Automobilbereich eingesetzt werden sollen, erfordern einen TL-Wert gemäß Lichtart A von mehr als 70%. Gleichzeitig haben Sonnenschutzverglasungen den Vorteil, dass sie Strahlung im nahen Ultraviolett (UV)- Bereich (300 nm - 400 nm) stark reduzieren. Diese UV-Strahlung wird als schädlich angesehen und kann zum Beispiel das Hautkrebsrisiko erhöhen, wenn man dieser über längere Zeit ausgesetzt ist.

Heutige Sonnenschutzverglasungen für Kraftfahrzeuge sind hauptsächlich auf Silberbeschichtungen basiert, die über Magnetron-Verfahren aufgebracht werden. Es sind auch komplexe elektrisch leitfähige Beschichtungen für Windschutzscheiben bekannt, die als IR-reflektierende Beschichtungen verwendet werden, um die Erwärmung des Fahrzeuginnenraums zu verringern und dadurch den thermischen Komfort zu verbessern. Die Beschichtungen können aber auch als beheizbare Beschichtungen verwendet werden, indem sie mit einer Spannungsquelle verbunden werden, so dass ein Strom durch die Beschichtung fließt. Geeignete Beschichtungen enthalten leifähige, metallische Schichten, insbesondere auf Basis von Silber. Da diese Schichten korrosionsanfällig sind, ist es üblich, sie auf die der Zwischenschicht zugewandten Oberfläche der Außenscheibe oder der Innenscheibe aufzubringen, so dass sie keinen Kontakt zur Atmosphäre haben. Silberhaltige transparente Beschichtungen sind beispielsweise bekannt aus W003/024155, US2007/0082219A1, US2007/0020465A1 , WO2013/104438 oder WO2013/104439.

Ein Nachteil der silberbasierten Beschichtungen, die über ein Magnetronverfahren aufgebracht werden, ist die Beschränkung auf laminierte Verglasungen oder Doppelverglasungen (DGU). Bei diesen Verglasungen werden die silberhaltigen Schichten auf einer innenliegenden Seite einer Scheibe aufgebracht, sodass sie vor Korrosion und den Umgebungsbedingungen geschützt sind, was zu einer schnellen Zersetzung der silberbasierten Beschichtung führen würde. Ein weiterer Nachteil derartiger Beschichtungen ist die Abschirmung von Hochfrequenz(HF)-Signalen, wie zum Beispiel von Mobiltelefon- Frequenzen, aufgrund der leitfähigen Silberschicht.

Zudem sind die Silberschichten empfindlich gegenüber mechanischer Beschädigung wie Kratzern, wenn sie auf einer freiliegenden Oberfläche eines Fahrzeugs angeordnet sind. Beschichtungen, die auf einer zum Innenraum gerichteten Oberfläche aufgebracht sind, werden zum Beispiel durch Fahrzeuginsassen angefasst und können so verkratzt werden oder verschmutzt werden. Die zur äußeren Umgebung gerichteten Oberflächen werden auch durch die Witterung und diverse Verschmutzungen beansprucht.

Sonnenschutzbeschichtungen für freiliegende Oberflächen mit hoher Durchlässigkeit für Hochfrequenz-Signale haben an Bedeutung gewonnen und sind insbesondere für den Automobilbereich von großem Interesse. Ein weiterer Nachteil von Sonnenschutzbeschichtungen in Form von silberbasierten Magnetronschichten ist die geringe Transparenz für IR-Strahlung. Dies ist von Bedeutung für Geschwindigkeitskontrollen, bei denen die verwendete IR-Kamera aufgrund der hohen Reflektion den Fahrer nicht erkennen kann. Da dies in manchen Ländern gesetzlich vorgeschrieben ist, ist die Anwendung dieser Beschichtungen regional beschränkt.

Für den Bauglasbereich sind Sonnenschutzbeschichtungen in der Entwicklung, die auf Cäsiumwolframat (Cs ₂ W0 ₄ )-Nanopartikeln basieren. Diese Beschichtungen zeichnen sich durch eine hohe Absorption im nahen IR-Bereich und eine hohe Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich aus. Zudem schirmen sie UV-Strahlung im Bereich von 200 nm bis 380 nm ab. Eine Herstellung von Cäsiumwolframat-Pulver wird in der CN 104925867 A beschrieben. In der US 9776379 B2 und US 20170361577 A1 werden jeweils Verbundglasscheiben offenbart mit einer Zwischenschicht, die eine NIR (near infrared)- absorbierende Substanz wie zum Beispiel Cäsiumwolframate enthält. Die US20100220388 A1 offenbart eine Anwendung einer NIR-absorbierenden Substanz auf einer Polymerschicht, die im Inneren einer Verbundscheibe angeordnet werden kann.

Die WO 2017161423 A1 offenbart ein Substrat mit einer funktionellen ultradünnen Beschichtung mit Wolframat-Nanopunkten. Die funktionelle Beschichtung ist unter anderem photokatalytisch aktiv und hat antimikrobielle Eigenschaften. Die funktionelle Beschichtung ist ultradünn, so dass Mehrfachschichten dünner als 30 nm sind. Anwendungen im Automobilbereich sind nicht offenbart. Die EP 2878442 A1 offenbart die Anwendung einer Zwischenschicht mit einer wärmeabschirmenden Beschichtung in einer Verbundscheibe, die auch im Automobilbereich eingesetzt werden kann. Jedoch wird hier eine wärmeabschirmende Beschichtung als Teil einer Folie eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte und besonders einfach herstellbare Fahrzeugverglasung mit Sonnenschutzbeschichtung bereitzustellen, die gleichzeitig eine hohe Durchlässigkeit für Hochfrequenz-Signale aufweist, eine hohe Absorption von IR-Strahlung und eine niedrige Reflektion von IR-Strahlung zeigt.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine Fahrzeugverglasung mit Sonnenschutzbeschichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer solchen Verglasung und deren Verwendung gehen aus weiteren unabhängigen Ansprüchen hervor.

Die Fahrzeugverglasung umfasst eine gebogene Scheibe mit einer Sonnenschutzbeschichtung umfassend Cäsiumwolframat-Nanopartikel. Dabei sind die Cäsiumwolframat-Nanopartikel direkt auf der gebogenen Scheibe angeordnet. Direkt angeordnet bedeutet, dass die Cäsiumwolframat-Nanopartikel unmittelbarauf der gebogenen Scheibe aufgetragen sind, das heißt, dass sie nicht als Teil einer zuvor vorbereiteten polymeren Folie auf die Scheibe aufgebracht werden. Die direkte Aufbringung der Nanopartikel hat den Vorteil, dass die Haftung der Nanopartikel an der Scheibe besonders gut ist im Vergleich zu einer separat aufzuklebenden polymeren Folie, die sich im Laufe der Zeit wieder lösen kann. Zudem können durch einen zusätzlichen Kleber Materialunverträglichkeiten zwischen den Schichten ausgelöst werden. Desweiteren ist die gleichmäßige Anbringung von vorbereiteten Folien auf gebogenen Scheiben technisch anspruchsvoll. Ein weiterer Vorteil der direkt auf der Scheibe angeordneten Sonnenschutzbeschichtung ist die besonders einfache Herstellbarkeit, da die Sonnenschutzbeschichtung direkt auf der gebogenen Scheibe angebracht werden kann und somit besonders gleichmäßig verteilt werden kann. Dies lässt sich leichter kontrollieren als bei der Anwendung in oder auf einer separat vorbereiteten und aufgeklebten polymeren Zwischenschicht. Eine erfindungsgemäße Fahrzeugverglasung hat dank der erfindungsgemäßen Sonnenschutzbeschichtung eine niedrige Reflektion im IR-Bereich, sodass die Geschwindigkeitskontrolle mit IR-Kameras möglich ist. Zudem weist die Fahrzeugverglasung eine gute Abschirmung gegenüber schädlicher UV-Strahlung auf und absorbiert die Wärmestrahlung im nahen IR-Bereich. Dank der diskontinuierlichen Nanopartikelschicht weist die Fahrzeugverglasung eine hohe Durchlässigkeit für Hochfrequenzen von zum Beispiel Mobiltelefonen auf, was ein großer Vorteil gegenüber herkömmlichen metallbasierten Magnetronschichten ist. Auch können die optischen Anforderungen an eine Windschutzscheibe erfüllt werden, insbesondere hinsichtlich Transparenz und Farbgebung. Das sind große Vorteile der vorliegenden Erfindung.

Die Scheibe ist in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Kraftfahrzeugscheiben üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Die Scheibe kann nicht vorgespannt, teilvorgespannt oder vorgespannt sein. Die Scheibe kann thermisch oder chemisch vorgespannt sein. Die Fahrzeugverglasung ist dafür vorgesehen in einer Fensteröffnung eines Fahrzeugs den Innenraum gegenüber der äußeren Umgebung abzutrennen.

Die Sonnenschutzbeschichtung ist bevorzugt transparent. Unter einer transparenten Beschichtung wird eine Beschichtung verstanden, die eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich von mindestens 70 %, bevorzugt von mindestens 71%, weiterhin bevorzugt von mindestens 75%, besonders von bevorzugt mindestens 80 % aufweist, die also die Durchsicht durch die Scheibe nicht wesentlich einschränkt.

Bevorzugt hat die Scheibe eine mittlere Transmission im sichtbaren Spektralbereich zwischen 70% und 85%. In diesem Bereich sind die Anforderungen an eine Windschutzscheibe erfüllt und gleichzeitig wird ein guter Schutz durch die Sonnenschutzbeschichtung erreicht.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Sonnenschutzbeschichtung zusätzlich Indiumoxid-Nanopartikel. Die Sonnenschutzbeschichtung ist damit vorteilhaft farbneutraler.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeugverglasung eine Einscheibensicherheitsverglasung. Eine Einscheibensicherheitsverglasung ist eine einzelne Glasscheibe, welche thermisch oder chemisch vorgespannt ist, um die Stabilität und die Größe der Splitter beim Bruch der Scheibe zu beeinflussen. Besonders als Seitenscheibe, Heckscheibe oder Dachscheibe sind Einscheibensicherheitsverglasungen üblich.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeugverglasung eine Doppelverglasung umfassend eine zweite Scheibe, die mit der gebogenen Scheibe über einen umlaufenden Abstandhalter dicht verbunden ist. Die Ausführung als Doppelverglasung ist besonders bevorzugt in Zügen oder Bussen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeugverglasung eine Verbundscheibe. Dabei ist die gebogene Scheibe mit einer zweiten Scheibe über eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden. Die Verbundscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden sind. Mit Innenscheibe wird im Sinne der Erfindung die dem Innenraum (insbesondere Fahrzeuginnenraum) zugewandte Scheibe der Verbundscheibe bezeichnet. Mit Außenscheibe wird die der äußeren Umgebung zugewandte Scheibe bezeichnet. Die Verbundscheibe ist bevorzugt eine Fahrzeug-Windschutzscheibe (insbesondere die Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise eines Personen oder Lastkraftwagens).

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Fahrzeugverglasung eine Verbundscheibe und die Sonnenschutzbeschichtung ist auf einer zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Fahrzeugverglasung angeordnet. So ist die Sonnenschutzbeschichtung vor mechanischer Beschädigung geschützt. Die Sonnenschutzbeschichtung ist dabei direkt auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der gebogenen Scheibe oder auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der zweiten Scheibe angeordnet. Besonders bevorzugt ist die gebogene Scheibe die Außenscheibe und die Sonnenschutzbeschichtung ist auf der zur Zwischenschicht hingewandten Oberfläche der Außenscheibe angeordnet. Diese Anordnung ist aus thermischer Sicht besonders vorteilhaft, da so die Wärme möglichst nahe an der freiliegenden außenseitigen Glasoberfläche absorbiert wird. Hierdurch kann die Wärme durch Konvektion zum Beispiel beim Bewegen des Fahrzeugs leichter wieder abgeführt werden.

Die Fahrzeugverglasung weist eine innenraumseitige freiliegende Oberfläche und eine außenseitige freiliegende Oberfläche auf. Mit freiliegender Oberfläche werden die Oberflächen der Fahrzeugverglasung bezeichnet, die freiliegen und somit in Kontakt mit äußeren Einflüssen stehen. Bei einer Einscheiben-Fahrzeugverglasung sind dies die beiden Oberflächen der einen gebogenen Scheibe E I und E II. Bei einer Verbundscheibe sind dies die freiliegenden Oberflächen der Innenscheibe L IV und der Außenscheibe L I im Gegensatz zu den Oberflächen L II und L III, die in Kontakt mit der thermoplastischen Zwischenschicht stehen. Mit freiliegender außenseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt zu sein. Mit freiliegender innenraumseitiger Oberfläche wird im Sinne der Erfindung diejenige Hauptfläche bezeichnet, welche dafür vorgesehen ist, in Einbaulage dem Innenraum zugewandt zu sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Sonnenschutzbeschichtung auf einer freiliegenden Oberfläche der Fahrzeugverglasung angeordnet. Dabei ist die Sonnenschutzbeschichtung entweder auf der innenraumseitigen freiliegenden Oberfläche angeordnet, die in Einbaulage zum Fahrgastraum weist oder auf der außenseitigen freiliegenden Oberfläche angeordnet, die in Einbaulage zur äußeren Umgebung weist. Der Vorteil einer Anordnung auf einer freiliegenden Oberfläche der Fahrzeugverglasung ist, dass die Fahrzeugverglasung zunächst fertig hergestellt werden kann, das heißt gebogen, vorgespannt und gegebenenfalls laminiert, und anschließend die Sonnenschutzbeschichtung angebracht werden kann. So wird die Sonnenschutzbeschichtung während der beschriebenen Prozesse nicht beeinträchtigt. Bevorzugt ist die Sonnenschutzbeschichtung auf der innenraumseitigen freiliegenden Oberfläche angeordnet. Somit ist sie nicht der äußeren Witterung und mechanischen Einflüssen von außen ausgesetzt, sondern auf der Innenraumseite nur der Beanspruchung durch Fahrzeuginsassen ausgesetzt.

Besonders bevorzugt ist die Anordnung der Sonnenschutzbeschichtung auf einer freiliegenden Oberfläche bei feststehenden Scheiben. Dies sind zum Beispiel eine feststehende Seitenscheibe und eine Dachscheibe ohne Schiebefunktion, da es dann zu weniger Verkratzen der Sonnenschutzbeschichtung beim Öffnen der Scheibe kommt. Bei einer Heckscheibe oder der Wndschutzscheibe ist die Sonnenschutzbeschichtung bevorzugt auf der innenraumseitigen Oberfläche angeordnet, da die Beschichtung so beim Einsatz eines Scheibenwischers nicht beeinträchtigt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Fahrzeugverglasung mit einer Sonnenschutzbeschichtung auf einer freiliegenden Oberfläche ist über der Sonnenschutzbeschichtung eine Kratzschutzschicht (Hardcoat) angeordnet. Die Kratzschutzschicht schützt die darunterliegende Sonnenschutzbeschichtung vor Kratzern und Witterung. Bevorzugt werden thermisch härtende oder UV-härtende Lacksysteme auf Basis von Polysiloxanen, Polyacrylaten, Polymethacrylaten und / oder Polyurethanen verwendet. Die Kratzschutzschicht kann eine oder mehrere separat aufgebrachte Schichten aufweisen.

Ist eine erste Schicht oberhalb oder über einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die erste Schicht weiter von dem Substrat, auf dem die Beschichtung aufgebracht ist, entfernt angeordnet ist als die zweite Schicht. Ist eine erste Schicht unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet ist, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung, dass die zweite Schicht weiter vom Substrat entfernt angeordnet ist als die erste Schicht. Ist eine erste Schicht oberhalb oder unterhalb einer zweiten Schicht angeordnet, so bedeutet dies im Sinne der Erfindung nicht notwendigerweise, dass sich die erste und die zweite Schicht in direktem Kontakt miteinander befinden. Es können eine oder mehrere weitere Schichten zwischen der ersten und der zweiten Schicht angeordnet sein, sofern dies nicht explizit ausgeschlossen wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform hat die Sonnenschutzbeschichtung eine Dicke von 5 pm bis 30 pm, bevorzugt von 7 pm bis 20 pm, besonders bevorzugt von 10 p bis 15 pm. Bei diesen Dicken sind die Schichten vorteilhaft transparent und wenig anfällig für Kratzer.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Cäsiumwolframat-Nanopartikel in einer Polymermatrix eingebettet. Dies ist zu unterscheiden von einer Einbettung in einer separaten polymeren Folie, die zunächst getrennt von der Scheibe hergestellt worden ist und anschließend auf eine Scheibe aufgeklebt wird, wobei oft eine zusätzliche Schicht Kleber notwendig ist. Die erfindungsgemäße Polymermatrix mit den Cäsiumwolframat-Nanopartikeln wird durch direktes Aushärten auf der gebogenen Scheibe erzeugt. Somit ist eine exzellente Haftung gegeben und gleichzeitig wird die bei gebogenen Scheiben technisch anspruchsvolle gleichmäßige Verklebung von polymeren Folien vermieden.

Bevorzugt sind mindestens 80% der Scheibenoberfläche mit der Sonnenschutzbeschichtung versehen. Bevorzugt ist die Beschichtung vollflächig auf die Scheibenoberfläche aufgebracht mit Ausnahme eines umlaufenden Randbereichs und optional lokaler Bereiche, die als Kommunikations-, Sensor- oder Kamerafenster die Transmission von elektromagnetischer Strahlung durch die Verbundscheibe gewährleisten sollen und daher nicht mit der Beschichtung versehen sind. Der umlaufende unbeschichtete Randbereich weist beispielsweise eine Breite von bis zu 20 cm auf. Er verhindert den direkten Kontakt der Beschichtung zur umgebenden Atmosphäre, so dass die Beschichtung im Innern der Verbundscheibe vor Korrosion und Beschädigung geschützt ist. Außerdem kann so eine Dichtung, die die Haftung zwischen der Scheibe und dem Fahrzeugrahmen herstellt, direkt auf der Scheibe angeordnet werden. Dies verbessert die Haftung zwischen Dichtung und Scheibe.

In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die Sonnenschutzbeschichtung auf der gesamten Scheibenoberfläche inklusive des Randbereichs aufgebracht. Optional können lokale Bereiche für ein Sensor- oder Kamerafenster ausgenommen sein. Da die Sonnenschutzbeschichtung aufgrund der diskontinuierlichen Verteilung der Cäsium- Wolframat-Nanopartikel kaum anfällig für Korrosion ist, ist eine separate Ausgestaltung des Randbereichs nicht zwingend erforderlich, was den Herstellungsprozess vorteilhaft vereinfacht.

Die gebogene Scheibe und die gegebenenfalls vorhandene zweite Scheibe sind bevorzugt aus Glas gefertigt, insbesondere aus Kalk-Natron-Glas, was für Fensterscheiben üblich ist. Optional kann mindestens eine der Scheiben eine Tönung aufweisen. Die Scheiben können grundsätzlich aber auch aus anderen Glasarten (beispielsweise Borosilikatglas, Quarzglas, Aluminosilikatglas) oder bevorzugt aus transparenten Kunststoffen (beispielsweise Polymethylmethacrylat oder Polycarbonat) gefertigt sein. Für Scheiben aus transparenten Kunststoffen ist besonders die Reduzierung von Strahlung im UV-Bereich durch die Sonnenschutzbeschichtung von Vorteil. Die Dicke der Scheiben kann breit variieren. Vorzugsweise werden Scheiben mit einer Dicke im Bereich von 0,8 mm bis 6 mm, bevorzugt von 1 ,4 mm bis 2,5 mm verwendet, beispielsweise die mit den Standarddicken 1 ,6 mm oder 2,1 mm.

Die gebogene Scheibe, die zweite Scheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Im Falle einer Windschutzscheibe beträgt die Gesamttransmission gemäß Lichtart A durch das Verbundglas bevorzugt größer 70%. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben.

Die Fahrzeugverglasung kann zusätzlich zur Sonnenschutzbeschichtung weitere Schichten wie zum Beispiel eine weitere funktionelle Beschichtung aufweisen. Dazu gehören beispielsweise eine UV-reflektierende oder UV-absorbierende Beschichtung, eine farbgebende Beschichtung, eine Beschichtung niedriger Emissivität (sogenannte Low-E- Beschichtung), eine heizbare Beschichtung oder beheizbare Drähte, eine Beschichtung mit Antennenfunktion, eine Beschichtung mit splitterbindender Wirkung (splitterbindende Beschichtung) oder eine Beschichtung zur Abschirmung von elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise Radarstrahlung. Diese Beschichtungen sind bevorzugt unterhalb der Sonnenschutzbeschichtung auf der gebogenen Scheibe angeordnet oder auf der gegenüberliegenden Oberfläche der gebogenen Scheibe. Alternativ bei einer Verbundglasscheibe kann die funktionelle Beschichtung auch auf der zweiten Scheibe angeordnet sein. Wenn die funktionelle Beschichtung auf der gebogenen Scheibe angeordnet ist, kann die Sonnenschutzbeschichtung direkt auf der funktionellen Beschichtung angeordnet sein. Bevorzugt ist die Sonnenschutzbeschichtung mit einer Low-E-Beschichtung kombiniert, die den TTS-Wert der Scheibe weiter senkt und somit den thermischen Komfort der Verglasung verbessert. Besonders bevorzugt ist die Low-E-Beschichtung dabei auf der innenraumseitigen freiliegenden Oberfläche angeordnet.

Die thermoplastische Zwischenschicht enthält zumindest ein thermoplastisches Polymer, bevorzugt Ethylenvinylacetat (EVA), Polyvinylbutyral (PVB) oder Polyurethan (PU) oder Gemische oder Copolymere oder Derivate davon, besonders bevorzugt PVB. Die Zwischenschicht ist typischerweise aus einer thermoplastischen Folie ausgebildet. Die Dicke der Zwischenschicht beträgt bevorzugt von 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt von 0,3 mm bis 1 mm.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer oben beschriebenen erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung. Die vorteilhaften Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung treffen ebenso auf das erfindungsgemäße Verfahren zu und umgekehrt. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Bereitstellen einer gebogenen Scheibe,

- Reinigen der zu beschichtenden Oberfläche der gebogenen Scheibe,

- Aufbringen von Cäsium-Wolframat-Nanopartikeln auf die zu beschichtende Oberfläche der gebogenen Scheibe,

- Trocknen der gebogenen Scheibe.

Zunächst wird eine gebogene Scheibe bereitgestellt. Typische Temperaturen für Glasbiegeprozesse betragen beispielsweise 500°C bis 700°C. Soll die Fahrzeugverglasung eine Verbundscheibe sein, werden bevorzugt Außenscheibe und Innenscheibe gemeinsam (das heißt durch dasselbe Werkzeug und bevorzugt zeitgleich) kongruent gebogen, weil dadurch die Form der Scheiben für die spätere Lamination optimal abgestimmt ist. Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Scheibe zunächst ohne Sonnenschutzbeschichtung gebogen wird, sodass diese nicht während des Biegeprozesses durch die erhöhten Temperaturen und die verwendeten Werkzeuge beschädigt werden kann.

Im nächsten Schritt wird die zu beschichtende Oberfläche der gebogenen Scheibe gereinigt. Die zu beschichtende Oberfläche der Scheibe ist die Oberfläche der Scheibe, die mit der Sonnenschutzbeschichtung versehend werden soll. Eine sorgfältige Reinigung der zu beschichtenden Oberfläche ist wichtig, damit die anschließend aufgetragene Sonnenschutzbeschichtung gleichmäßig verteilt wird, ohne durch Verunreinigungen wie Staub oder andere Rückstände beeinträchtigt zu werden. Zudem ist es wichtig, dass die Oberfläche fettfrei ist, damit die Sonnenschutzbeschichtung sicher auf der gebogenen Scheibe haftet. Die industriell verwendeten Waschmaschinen für Glasscheiben, die wasserbasierte Reinigungslösungen gegebenenfalls unter Zusatz von Tensiden verwenden, bereiten eine zu beschichtende Oberfläche üblicherweise ausreichend vor. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung von speziellen lösungsmittelbasierten Reinigungslösungen. Bevorzugt sind alkoholische Reinigungslösungen auf Methanolbasis (mindestens 70 Gew.-% Methanol, bevorzugt 90 Gew.-% Methanol, jeweils im Gemisch mit Wasser) oder auf Ethanolbasis (mindestens 70 Gew.-% Ethanol, bevorzugt 90 Gew.-% Ethanol, jeweils im Gemisch mit Wasser). Ethanol ist bevorzugt für den industriellen Einsatz aufgrund der geringeren Toxizität verglichen mit Methanol. Die alkoholischen Reinigungslösungen stellen sicher, dass die Oberfläche fettfrei ist und direkt weiterbeschichtet werden kann. Gegebenenfalls können weitere Zusätze zur Reinigungslösung hinzugegeben werden, die die Oberfläche weiter vorbereiten, wie Siliciumoxid oder Zinnoxid.

In einem weiteren Schritt werden die Cäsium-Wolframat-Nanopartikel auf die zu beschichtende und gereinigte Oberfläche der gebogenen Scheibe aufgetragen. Dabei wird eine Lösung von Cäsium-Wolframat-Nanopartikeln durch Rollen, Sprühen oder Aufwischen aufgetragen. Die Lösung wird dabei gleichmäßig über der gesamten Scheibe verteilt, was industriell besonders gut durch Aufsprühen zu realisieren ist.

Anschließend wird die gebogene Scheibe getrocknet, wobei die aufgebrachten Cäsium- Wolframat-Nanopartikel eine gleichmäßige Schicht formen und eine gehärtete Sonnenschutzbeschichtung bilden. Die Scheibe kann dabei sowohl in vertikaler Orientierung (Oberfläche senkrecht zum Erdboden; Scheibe steht) oder in horizontaler Orientierung (Oberfläche parallel zum Erdboden; Scheibe liegt) getrocknet werden. Die Cäsium-Wolframat- Nanopartikel werden bevorzugt in Lösung eingesetzt. Nach dem Aufbringen der Lösung müssen eventuell vorhandene Lösungsmittelreste verdampfen und Schichtbestandteile aushärten. Das Trocknen der gebogenen Scheibe findet bevorzugt bei Temperaturen zwischen 15°C und 50° C statt. So wird ein zu schnelles Aushärten der Schicht verhindert. Alternativ sind auch höhere Temperaturen möglich, wodurch der Trocknungsprozess weiter beschleunigt werden kann. Die Dauer des Trocknungsprozesses hängt ab von der Temperatur und kann zwischen 2 Stunden und 2 Wochen liegen. Bevorzugt liegen die Cäsium-Wolframat-Nanopartikel in einer Lösung mit einer flüssigen noch nicht ausgehärteten Polymermatrix vor, die erst nach dem Auftrag auf die zu beschichtende Scheibe aushärtet und trocknet.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die verwendete Lösung neben den Cäsium- Wolframat-Nanopartikeln eine selbstnivellierende Mischung. Eine solche selbstnivellierende Mischung bleibt nach der Zubereitung für eine begrenzte Zeit flüssig genug, um von selbst so zu verlaufen, dass sich eine gleichmäßige Schicht ohne große Dickenunterschiede (Abweichungen im Bereich von bis zu 1 pm in der Dicke) bildet. Anschließend härtet die Mischung aus und bildet eine kompakte glatte Oberfläche. Geeignet sind Mischungen umfassend Acrylharz und Cäsium-Wolframat-Nanopartikel in einem geeigneten Lösungsmittel, die mit einem Diisocyanat kurz vor der Verwendung (höchstens etwa 2 Stunden vorher) vermischt werden. Diese selbstnivellierenden Mischungen bilden dann auf der beschichteten Scheibe eine polymere Matrix, in der die Nanopartikel eingebettet sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die verwendete Lösung neben den Cäsium- Wolframat-Nanopartikeln zusätzlich Indiumoxid-Nanopartikel.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die gebogene Scheibe nach dem Trocknen mit einer thermoplastischen Zwischenschicht und einer zweiten Scheibe zu einem Schichtstapel angeordnet und unter erhöhter T emperatur und Vakuum/Druck zu einer Verbundscheibe laminiert. Das Laminieren kann über an sich bekannte Verfahren erfolgen, wie Autoklavverfahren, Vakuumsackverfahren, Vakuumringverfahren, Kalanderverfahren, Vakuumlaminatoren oder Kombinationen davon.

Die Erfindung umfasst weiter die Verwendung einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung in einem Fahrzeug zu Lande, zu Wasser oder in der Luft, wobei das Fahrzeug bevorzugt ein Automobil, ein Lastkraftwagen, ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, ein Bus, ein Flugzeug oder ein Schienenfahrzeug, insbesondere ein Zug ist.

Bevorzugt wird die erfindungsgemäße Fahrzeugverglasung als Seitenscheibe, Heckscheibe, Dachscheibe oder Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug verwendet, bevorzugt als Seitenscheibe, Heckscheibe oder Dachscheibe. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen

Fahrzeugverglasung,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung,

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 5 ein Transmissionsspektrum einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung und einer Fahrzeugverglasung mit einer herkömmlichen elektrisch leitfähigen

Beschichtung und

Fig. 6 ein Reflexionsspektrum einer erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung und einer Fahrzeugverglasung mit einer herkömmlichen elektrisch leitfähigen Beschichtung.

Fig. 1 zeigt eine Fahrzeugverglasung aus einem Einscheibensicherheitsglas 1 auf Basis von vorgespanntem 2,1 mm dickem gebogenen Kalk-Natron-Glas. Die Fahrzeugverglasung ist vorgesehen für den Einbau in ein Fahrzeug als feststehendes Seitenfenster. Die Fahrzeugverglasung weist eine innenraumseitige freiliegende Oberfläche E II auf und eine außenseitige freiliegende Oberfläche E I auf. Die innenraumseitige freiliegende Oberfläche E II ist dafür vorgesehen, in Richtung des Fahrzeuginnenraums gerichtet zu sein. Direkt auf der innenraumseitigen Oberfläche E II der gebogenen Scheibe 1 ist eine IR-absorbierende Sonnenschutzbeschichtung 4 angeordnet. Die IR-absorbierende Sonnenschutzbeschichtung 4 umfasst Cäsiumwolframat-Nanopartikel und ist hergestellt worden wie zu Figur 4 beschrieben.

Tabelle 1:

In Tabelle 1 sind einige optische Werte der erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung (Beispiel gemäß Figur 1) und einem Vergleichsbeispiel angegeben, die dem Fachmann geläufig sind und üblicherweise zur Charakterisierung von Fahrzeugscheiben herangezogen werden. Das Vergleichsbeispiel ist eine entsprechende Einscheibenverglasung mit einer herkömmlichen silberbasierten Magnetronbeschichtung.

Dabei stehen TL(A) für die Lichttransmission von sichtbarem Licht gemäß Lichtart A und RE steht für die Energiereflektion von Licht im IR-Bereich. TTS steht für die insgesamt eingestrahlte Sonnenenergie, gemessen nach ISO 13837, und ist ein Maß für den thermischen Komfort. Je kleiner der TTS-Wert desto besser ist die Sonnenschutzfunktion der Verglasung.

Die erfindungsgemäße Fahrzeugverglasung (Beispiel) zeichnet sich aus durch eine hohe Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich (400 nm - 800 nm; siehe auch Figur 5). Im Vergleich zu der silberbasierten Magnetron-Beschichtung hat die erfindungsgemäße Verglasung sogar eine höhere Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich, während die Verglasung des Vergleichsbeispiels im IR-Bereich (800 nm - 2500 nm) weniger transparent ist als die des Beispiels. Dank der hohen Transparenz im sichtbaren Wellenlängenbereich weist die erfindungsgemäße Verglasung einen hohen TL-Wert auf, der sogar höher ist als der des Vergleichsbeispiels (siehe Tabelle 1). Somit erfüllt die erfindungsgemäße Verglasung die gesetzlichen Vorgaben für eine Windschutzscheibe eines Autos, die bei TL>70% liegt.

UV-Strahlung zwischen 300 nm und 400 nm wird von beiden Verglasungen (Beispiel und Vergleichsbeispiel) blockiert (siehe Figur 5).

Bezüglich des thermischen Komforts erfüllt die erfindungsgemäße Fahrzeugverglasung die marktüblichen Anforderungen an eine Windschutzscheibe, die bei einem TTS-Wert von etwa 50% liegt. Im Vergleich mit der herkömmlichen Verglasung mit Magnetron-Beschichtung liegt sie etwa im gleichen Bereich (siehe Tabelle 1), sodass der thermische Komfort der erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung mindestens so hoch ist wie der einer herkömmlichen silberbeschichteten Fahrzeugverglasung.

Die Reflexionsspektren (siehe Figur 6) der erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung und des entsprechenden Vergleichsbeispiels sind im IR-Bereich (800 nm - 2500 nm) völlig unterschiedlich. Während das Vergleichsbeispiel einen hohen Reflexionsgrad in diesem Bereich zeigt, liegt der Reflexionsgrad R der erfindungsgemäßen Verglasung unterhalb von 10%, sodass diese Verglasung auch bei Geschwindigkeitskontrollen unter Verwendung von IR-Kameras eingesetzt werden können. Dies ist ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Verglasung.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Fahrzeugverglasung ist die hohe Durchlässigkeit für Hochfrequenzstrahlung, wie sie beispielsweise im Mobilfunkbereich eingesetzt werden. Somit sind keine zusätzlichen selektiven Entschichtungsprozesse notwendig, wie dies bei leitfähigen Magnetron-Beschichtungen erforderlich wäre.

Dank der selbstnivellierenden Eigenschaften der Matrix der verwendeten Cäsiumwolframat- Nanopartikel-Zubereitung weist die beschichtete Scheibe eine hohe optische Qualität auf im Wesentlichen frei von optischen Verzerrungen, was mithilfe einer Aura-Messung (optical distortion fest) nach ECE-R43-Zulassungsnorm überprüft wurde, die nach der VW TL 957 2018 Norm ausgewertet wurde.

Zudem ist die Beschichtung farbneutral in Reflektion, sodass zum Beispiel Wassertropfen, die auf einem Fahrzeugdach oder einer Windschutzscheibe liegen, keine bunte, speziell rote, Farbe zeigen, was wie Bluttropfen auf dem Fahrzeug aussieht. Ein solcher „Bluttropfeneffekt“ wird insbesondere bei silberbasierten Sonnenschutzverglasungen häufig beobachtet.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel der Herstellung der Fahrzeugscheibe in Figur 1. Zunächst wird eine gebogene und vorgespannte Scheibe 1 bereitgestellt. Diese wird in Schritt a) gereinigt und so für die anschließenden Verfahrensschritte vorbereitet (vorbereitete Oberfläche ist dargestellt durch die gepunktete Oberfläche in der Figur). Eine sorgfältige Reinigung ist Voraussetzung für die erfolgreiche Anbringung der Sonnenschutzbeschichtung 4. Kleinere Verunreinigungen würden ansonsten die Haftung und die optische Qualität der Sonnenschutzbeschichtung beeinträchtigen. Im Beispiel wurde die Scheibe mit einer Mischung enthaltend Methanol (90 Gew.-%), Wasser (4 Gew.-%), Siliciumdioxid (2 Gew.-%) und Zinnoxid (0,1 Gew.-%) gereinigt. Diese Mischung ist käuflich erwerblich unter dem Namen DryWired® LNT Glass Primer. Es können auch andere Reinigungsmittel verwendet werden. Bereits die Reinigung mithilfe gewöhnlicher industrieller Waschmaschinen und üblichen wasserbasierten Waschlösungen ist ebenfalls ausreichend, da es sich in der Regel um fabrikneues Glas handelt.

In einem zweiten Schritt werden zunächst zwei Komponenten für die Sonnenschutzbeschichtung gemischt. Die fertige Mischung ist nur ein bis zwei Stunden haltbar. Im Beispiel wird eine Mischung aus DryWired® Liquid NanoTint® und dem Liquid NanoTint® Hardener im Gewichtsverhältnis 9:1 hergestellt. Auch andere Zubereitungen zur Herstellung einer selbstnivellierenden Matrix mit Cäsiu wolfra at-Nanopartikeln können eingesetzt werden. Liquid NanoTint® enthält Cäsiumwolframat-Nanopartikel (5 Gew.-%), 2- (2-Hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazol (7 Gew.-%), 2-Butoxyethylacetat (10-20 Gew.-%), Propylenglykolmonomethyletheracetat (19 Gew.-%), Acrylharz (23-35 Gew.-%) und Butylacetat (23-35 Gew.-%). Liquid NanoTint® Hardener umfasst

Polyhexamethylendiisocyanat (75 - 85 Gew.-%) und DBE-5 Dimethylglutarat (1 bis 25 Gew.- %). Die erhaltene Mischung wird direkt auf die Scheibe aufgetragen. Im Beispiel wurde sie mit einer Schaumstoffrolle auf die Scheibe aufgetragen, sodass eine noch feuchte Schicht auf der Scheibe entsteht, die noch nicht ihre endgültigen Eigenschaften hat. Anschließend wurde die beschichtete Scheibe in Schritt c) bei etwa 20°C - 25°C für 14 Tage getrocknet. Eine weitere Probe wurde bei 50°C für 24 h getrocknet. Die Ergebnisse waren identisch. Dabei härtet die Mischung aus und ergibt dank ihrer selbstnivellierenden Eigenschaften eine gleichmäßige Sonnenschutzbeschichtung 4 mit den oben beschriebenen Merkmalen. Die Schichtdicke der Sonnenschutzbeschichtung vor dem Trocken lag im Beispiel bei etwa 12 pm.

In Figur 2 ist eine Ausführungsform der Fahrzeugscheibe F als Verbundscheibe 10 gezeigt. Die Verbundscheibe 10 ist aufgebaut aus einer gebogenen Scheibe 1 (Innenscheibe) und einer zweiten Scheibe 2 (Außenscheibe), die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 2 ist in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt, die Innenscheibe 1 dem Fahrzeuginnenraum. Die Außenscheibe 2 weist eine außenseitige freiliegende Oberfläche L I auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung zugewandt ist, und eine innenraumseitige Oberfläche L II, die in Einbaulage dem Innenraum und der thermoplastischen Zwischenschicht 3 zugewandt ist. Ebenso weist die Innenscheibe 1 eine außenseitige Oberfläche L III auf, die in Einbaulage der äußeren Umgebung und der thermoplastischen Zwischenschicht 3 zugewandt ist, und eine innenraumseitige freiliegende Oberfläche L IV, die in Einbaulage dem Innenraum zugewandt ist. Die Außenscheibe 2 und die Innenscheibe 1 bestehen beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas. Die Außenscheibe 2 weist beispielsweise eine Dicke von 2,1 mm auf, die Innenscheibe 1 eine Dicke von 1,6 mm. Die Zwischenschicht 3 ist beispielsweise aus einer PVB-Folie ausgebildet mit einer Dicke von 0,76 mm. Die PVB-Folie weist eine im Wesentlichen konstante Dicke auf, abgesehen von einer etwaigen fachüblichen Oberflächenrauigkeit. Auf der freiliegenden innenraumseitigen Oberfläche L IV ist eine Sonnenschutzbeschichtung 4 angeordnet, wie sie über das zu Figur 4 beschriebene Verfahren hergestellt werden kann. Die Anordnung auf der freiliegenden innenraumseitigen Oberfläche L IV ist vorteilhaft, weil die Sonnenschutzbeschichtung 4 nicht der Witterung ausgesetzt ist. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Sonnenschutzbeschichtung 4 auf die zu einem Laminat verbundene Verbundscheibe aufgetragen werden kann, sodass die Sonnenschutzbeschichtung 4 nicht den üblicherweise erhöhten Temperaturen während des Laminationsprozesses ausgesetzt ist. Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Fahrzeugverglasung F in Form einer Verbundscheibe 10. Die einzelnen Bestandteile sind die gleichen wie zu Figur 2 beschrieben. Die Verbundscheibe 10 besteht ebenfalls aus einer gebogenen Scheibe 1, die in diesem Fall als Außenscheibe 1 angeordnet ist und einer zweiten Scheibe 2, die als Innenscheibe 2 angeordnet ist. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 ist hierbei auf der Außenscheibe 1 der Verbundscheibe angeordnet, wobei sie nicht auf der freiliegenden außenseitigen Oberfläche L I angeordnet ist. Die Sonnenschutzbeschichtung 4 ist auf der innenseitigen Oberfläche L II angeordnet, die in Richtung der thermoplastischen Zwischenschicht 3 weist. So ist die Sonnenschutzbeschichtung 4 vorteilhaft vor mechanischen Beschädigungen wie Kratzern oder Witterungseinflüssen geschützt. Die Anordnung der Sonnenschutzbeschichtung auf der Außenscheibe ist aus thermischer Sicht besonders vorteilhaft, da so die Wärme möglichst nahe an der freiliegenden außenseitigen Glasoberfläche absorbiert wird. Hierdurch kann die Wärme durch Konvektion zum Beispiel beim Bewegen des Fahrzeugs leichter wieder abgeführt werden.

Bezugszeichenliste:

F Fahrzeugverglasung

E I außenseitige freiliegende Oberfläche einer Einscheibenverglasung E II innenseitige freiliegende Oberfläche einer Einscheibenverglasung L I außenseitige freiliegende Oberfläche einer Verbundscheibe

L II innenseitige zur Zwischenschicht hingewandte Oberfläche einer Außenscheibe einer Verbundscheibe

L IN innenseitige zur Zwischenschicht hingewandte Oberfläche einer Innenscheibe einer Verbundscheibe

L IV außenseitige freiliegende Oberfläche einer Verbundscheibe

1 gebogene Scheibe

2 zweite Scheibe

3 thermoplastische Zwischenschicht

4 Sonnenschutzbeschichtung

10 Verbundscheibe