Панель остекления транспортного средства с полимерно- дисперсной жидкокристаллической пленкой, с заданным распределением капелек по размерам для ослабления эффекта короны
Изобретение относится к панели остекления транспортного средства, коэффициент пропускания света которой можно изменять путем подачи электрического напряжения. Панель содержит первую стеклянную панель (1), один или множество полимерных слоев (2), ПДЖК слой (4), содержащий полимерную матрицу (9), в которую включены капельки (8) жидкого кристалла, где на обеих сторонах ПДЖК слоя расположено по электропроводному слою (3, 5), или SPD-слой, содержащий полимерную матрицу, в которую включены капельки суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы, при этом на обеих сторонах SPD-слоя расположено по электропроводному слою, один или множество полимерных слоев (6) и вторую стеклянную панель (7). При этом в случае ПДЖК слоя капельки жидкого кристалла или в случае SPD-слоя капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм, предпочтительно при относительном стандартном отклонении более чем 30%. Панель остекления транспортного средства можно переключать между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости. В прозрачном состоянии в панели остекления транспортного средства согласно изобретению проявляются ослабленные эффекты короны и радуги. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 6 ил., 1 табл.
Это изобретение относится к панели остекления транспортного средства, коэффициент пропускания света которой можно изменять путем подачи электрического напряжения, в частности, ее можно переключать между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости.
Такие панели остекления, также известны как ПДЖК стекло с (в английской литературе: «умное» оконное стекло) или интеллектуальное стекло, содержащее ПДЖК (ПДЖК – полимерно-дисперсный жидкокристаллический) слой в качестве активного слоя, благодаря которому панель остекления можно переключать между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости.
ПДЖК слой содержит полимерную матрицу, в которую включены капельки жидкого кристалла, расположен между двумя прозрачными электропроводными слоями (электродами) и к нему может быть приложено электрическое поле. Без электрического поля капельки жидкого кристалла не ориентированы, вследствие чего панель остекления находится в состоянии помутнения или светонепроницаемости. При приложении электрического поля капельки жидкого кристалла ориентируются в одном и том же направлении и ПДЖК слой становится прозрачным. Этот процесс является обратимым.
ПДЖК стекло используют, например, в окнах зданий. В случае зданий обычно используют толстые стеклопакеты, например, толщиной 6 мм. Широко распространены системы с тремя панелями остекления, которые разделены незаполненным пространством. В таких панелях остекления ПДЖК слои могут быть расположены между обычным стеклом и дополнительным стеклом, на которое внутреннее стекло ламинировано или установлено на внутреннюю сторону.
Кроме того, панели остекления, изготовленные из ПДЖК стекла, требуются для транспортных средств, например, в люке в крыше автомобиля, в качестве заднего окна или в качестве заднего бокового окна. В состоянии помутнения или светонепроницаемости ПДЖК панель остекления может блокировать прямой солнечный свет и защищать личную жизнь.
Однако недостаток панелей остекления транспортного средства или панелей остекления, содержащих ПДЖК слой, заключается в том, что в прозрачном состоянии панели остекления может создаваться относительно сильный эффект короны, когда свет от источника света, обычно от солнца, проходит сквозь панель остекления. Картина концентрических колец, известных как корона, образуется вокруг источника света. Центральная яркая область короны, также известная как ореол, похожа на голубовато–белый диск, который меняет цвет на красновато–коричневый к краю. На внешнем краю короны наблюдатель иногда воспринимает цвета радуги, что также известно как эффект радуги. В случае панелей остекления транспортного средства эти эффекты играют заметную роль вследствие небольшого расстояния от наблюдателя, и изменение оттенка панели остекления часто желательно для транспортных средств. При других применениях панелей остекления с ПДЖК слоями, например в качестве окон в зданиях, эти эффекты не принимают во внимание.
Когда наблюдатель находится далеко от панели остекления транспортного средства, корона является менее видимой. Однако при прозрачном состоянии панели остекления транспортного средства корона является ясно выраженной, когда наблюдатель находится вблизи ПДЖК панели остекления. Эффект проявляется еще сильнее при наклоне ПДЖК панели остекления. Следовательно, для обитателей эффект является возмущающим, поскольку все они располагаются вблизи панели остекления, например, вблизи прозрачного люка в крыше автомобиля. При взгляде сквозь прозрачный люк в крыше автомобиля или сквозь остекленную крышу в направлении солнца угол зрения также изменяется, при этом ситуация дополнительно ухудшается. Цветовые эффекты короны также беспокоят обитателей транспортного средства.
Другим известным способом образования панелей остекления, которые можно переключать между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости, является технология SPD (SPD – устройства со взвешенными частицами), в которой SPD-слой включен в панель остекления в качестве активного слоя. При использовании SPD-слоев состояние светонепроницаемости обычно не получают. Основные положения аналогичны основным положениям при использовании ПДЖК слоев за исключением того, что при использовании SPD-слоя вместо капелек жидкого кристалла в полимерную матрицу включены капельки суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы. Такие системы описаны, например, в патентном документе ЕР0551138 А1. В панелях остекления, содержащих SPD-слои, упомянутые выше эффект короны и, возможно, эффект радуги также наблюдаются таким же образом в прозрачном состоянии.
Патентный документ WO2016/008375 A1 относится к переключаемой структуре стекол, в которой ПДЖК слой расположен между первым стеклом и вторым стеклом, при этом слой содержит полимерный слой и микросферы жидкого кристалла, диспергированные в нем, при этом первое и/или второе стекла снабжены противорадиационным покрытием.
В патентном документе DE102013214249 A1 описано изготовление пленочного композита, который может быть ПДЖК пленкой или SPD-пленкой (SPD – устройство со взвешенными частицами).
Патентный документ DE202013006516 U1 относится к системе со ПДЖК слоем, расположенным между двумя электродами, при этом слой содержит смесь жидких кристаллов, из которых образованы микрокапельки, диспергированные в полимерной матрице, при этом массовое содержание смеси жидких кристаллов составляет от 40 до 70%, ПДЖК слой имеет толщину от 5 до 25 мкм и средний диаметр капелек жидкого кристалла, диспергированных в полимерной матрице, составляет от 0,25 до 2,00 мкм.
Поэтому задача изобретения заключается в создании панели остекления транспортного средства упомянутого во введении вида со ПДЖК слоем или SPD-слоем, в которой проявляется ослабленный эффект короны и, возможно, также ослабленный эффект радуги или в которой эти эффекты в значительной степени подавлены.
В соответствии с изобретением эта задача решается путем создания панели остекления транспортного средства согласно пункту 1 формулы изобретения. Изобретение согласно другим независимым пунктам формулы изобретения также относится к транспортному средству, которое включает в себя такую панель остекления, и к применению панели остекления согласно изобретению в качестве панели остекления транспортного средства. Предпочтительные варианты осуществления изобретения изложены в независимых пунктах формулы изобретения.
Таким образом, изобретение относится к панели остекления транспортного средства, которая содержит, в этой последовательности, а) первую стеклянную панель (1), b) один или множество полимерных слоев (2), с) ПДЖК слой (4), содержащий полимерную матрицу (9), в которую включены капельки (8) жидкого кристалла, при этом с обеих сторон ПДЖК слоя расположено по электропроводному слою (3, 5), или SPD-слой, содержащий полимерную матрицу, в которую включены капельки суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы, при этом с обеих сторон SPD-слоя расположено по электропроводному слою, d) один или множество полимерных слоев (6) и е) вторую стеклянную панель (7), отличающееся тем, что в случае ПДЖК слоя или в случае SPD-слоя капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм. Предпочтительно, в случае ПДЖК слоя капельки жидкого кристалла или в случае SPD-слоя капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм при относительном стандартном отклонении более чем 30%.
По сравнению с панелями остекления транспортного средства из предшествующего уровня техники, содержащими ПДЖК слои или SPD-слои, в панели остекления транспортного средства согласно изобретению проявляется значительно ослабленный эффект короны. Размер или диаметр короны значительно снижается. Оптическое свойство панелей остекления улучшается. Тем самым возмущающие воздействия на обитателей транспортного средства исключаются или по меньшей мере ослабляются.
В частности, в предпочтительных вариантах осуществления, когда капельки жидкого кристалла или капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм при относительном стандартном отклонении больше чем 30%, контраст между цветами в области короны и радуги также значительно снижается и цвета обесцвечиваются (эффект радуги). Это еще больше улучшает оптическое качество панелей остекления.
Путем регулирования в большей степени размера капелек жидкого кристалла размер короны снижают. Путем использования капелек жидкого кристалла или капелек суспензии с очень большим стандартным отклонением, то есть с неравномерным распределением частиц по размерам, контраст между цветами снижают так, что цвета обесцвечиваются и могут совершенно исчезать.
Ниже изобретение подробно поясняется с обращением к сопровождающим чертежам, на которых:
фиг. 1 – схематичное изображение панели остекления транспортного средства с ПДЖК слоем согласно изобретению;
фиг. 2a–b – схематичные изображения панели остекления транспортного средства с ПДЖК слоем в состоянии помутнения или светонепроницаемости (фиг. 2а) и в прозрачном состоянии (фиг. 2b);
фиг. 3a–d – фотографии солнца через панели остекления транспортного средства, не соответствующие изобретению (фиг. 3а–с), и панель остекления транспортного средства согласно изобретению (фиг. 3d);
фиг. 4 – схематичное изображение в поперечном сечении микроструктуры ПДЖК слоя;
фиг. 5 – схематичное изображение в поперечном сечении микроструктуры еще одного ПДЖК слоя; и
фиг. 6a–b – схематичные изображения эффекта короны и эффекта радуги.
Панели остекления транспортного средства согласно изобретению или ПДЖК слой или SPD-слой можно обратимо переключать между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости, иначе говоря, рассеяние света панелью остекления можно переменно регулировать. Для этого панель остекления транспортного средства подключают через электропроводные слои к источнику напряжения, который можно включать и выключать.
В состоянии помутнения или светонепроницаемости пропускание света снижается, так что панель остекления транспортного средства становится светонепроницаемой, то есть непрозрачной, или мутной, то есть менее прозрачной.
Когда при включении источника напряжения прикладывается электрическое поле, капельки жидкого кристалла ПДЖК слоя или капельки суспензии SPD-слоя самоориентируются и ПДЖК слой или SDP-слой становится прозрачным. Когда источник напряжения выключают, так что электрическое поле перестает присутствовать, капельки жидкого кристалла из ПДЖК слоя перестают быть ориентированными однородно, свет становится рассеянным, а ПДЖК слой или SPD-слой становится мутным или светонепроницаемым. Этот процесс является обратимым. Кроме того, этот принцип поясняется ниже с обращением к фиг. 2a–b.
Известны панели остекления, которые имеют ПДЖК (ПДЖК – полимерно-дисперсный жидкокристаллический) слой или SPD-слой (SPD – устройство со взвешенными частицами) и могут обратимо переключаться между прозрачным состоянием и состоянием помутнения или светонепроницаемости.
Описанный выше эффект короны в случае ПДЖК и SPD-слоев, проявляющийся при наблюдении через панель остекления источника света, такого как солнце, создается рассеянием света на капельках жидкого кристалла или капельках суспензии в панели остекления. На фиг. 6 эффект представлен схематично. Кроме того, аналогичный эффект известен в метеорологии, когда солнечный свет или лунный свет рассеивается капельками воды в облаках.
Панель остекления транспортного средства согласно изобретению имеет ПДЖК слой или SPD-слой. ПДЖК слой включает в себя или представляет собой полимерную матрицу, в которую включены капельки жидкого кристалла, при этом капельки жидкого кристалла имеют средний размер больше чем 2 мкм, предпочтительно при относительном стандартном отклонении среднего размера, составляющем больше чем 30%. Капельки жидкого кристалла являются капельками жидкости одного или множества жидкокристаллических соединений. SPD-слой включает в себя или представляет собой полимерную матрицу, в которую включены капельки суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы, при этом капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм, предпочтительно при относительном стандартном отклонении среднего размера больше чем 30%. Капельки суспензии являются капельками жидкости суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы.
Средний размер капелек жидкого кристалла или капелек суспензии может быть, например, до 30 мкм, но предпочтительно, он составляет не больше чем 12 мкм. В предпочтительном варианте осуществления средний размер капелек жидкого кристалла или капелек суспензии составляет от 3 до 10 мкм, более предпочтительно от 4 до 8 мкм. Эти размеры являются желательными для дальнейшего уменьшения короны. Предпочтительно, относительное стандартное отклонение среднего размера капелек жидкого кристалла или капелек суспензии больше чем 30% и/или не больше чем 80%.
В этом случае под средним размером имеется в виду арифметическое среднее. Относительное стандартное отклонение как мера распределения капелек по размеру в этом случае, как обычно, является частью стандартного отклонения арифметического среднего, выраженного в процентах. Относительное стандартное отклонение также называют коэффициентом вариации.
В этой заявке средний размер и стандартное отклонение капелек жидкого кристалла в ПДЖК слое или капелек суспензии в SPD-слое являются в данном случае средним размером и стандартным отклонением, которые определяют путем измерения диаметров по меньшей мере 50 капелек жидкого кристалла или капелек суспензии на полученном с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ) изображении поперечного сечения ПДЖК слоя или SPD-слоя и путем вычисления арифметического среднего диаметров, измеренных на изображении, и стандартного отклонения. Когда капельки на изображении несферические, выбирают диаметр главной оси (больший диаметр). Следует отметить, что капельки жидкого кристалла или капельки суспензии являются мезогенными жидкостями, которые вытекают из полимерной матрицы при образовании поперечных сечений ПДЖК слоя или SPD-слоя, так что, фактически, измеряют полости, остающиеся в полимерной матрице, которые соответствуют по форме и размеру вытекшим капелькам.
Капельки жидкого кристалла из ПДЖК слоя могут содержать одно или множество жидкокристаллических соединений. Можно использовать обычные жидкие кристаллы. Имеются несколько различных систем, которые доступны для приобретения. Примеры подходящих жидких кристаллов описаны, например, в патентных документах ЕР0564869 А1 и ЕР0598086 А1. Также является подходящим, например, продукт, поставляемый компанией Merck под названием MDA–00–3506, который содержит смесь 4–((4–этил–2,6–дифторфенил)–этинил)–4'–пропилбифенила и 2–фтор–4,4'–бис–(транс–4–пропилциклогексил)–бифенила. В предпочтительном варианте осуществления капли жидкого кристалла являются нематическими при температуре окружающей среды (23 °С). Необязательно, они также обладают положительной диэлектрической анизотропией.
В предпочтительном варианте осуществления доля капелек жидкого кристалла в ПДЖК слое, основанная на общей массе капелек жидкого кристалла и полимера полимерной матрицы, составляет 40–70 мас.%, более предпочтительно 50–70 мас.%. В дополнение к капелькам жидкого кристалла и полимерной матрице ПДЖК слой может содержать другие компоненты, например, прокладки, выполненные из непроводящего материала, выполненные из стекла или пластика. Предпочтительно, прокладки являются прозрачными.
Капельки суспензии из SPD-слоя содержат капельки жидкой суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы. Такие системы описаны, например, в патентном документе ЕР0551138 А1.
Нижеследующая информация относительно полимерной матрицы применима как к полимерной матрице ПДЖК слоя, так и к полимерной матрице SPD-слоя, если не указывается иное. Предпочтительно, полимерная матрица является прозрачной. Предпочтительно получать полимерную матрицу термической полимеризацией или фотополимеризацией. Полимерная матрица может быть образована, например, из полимера одного или множества виниловых или (мет)акрилатных мономеров и, возможно, виниловых или (мет)акрилатных олигомеров, эпоксидной смолы или уретановой смолы. Предпочтительно, полимерная матрица является (мет)акрилатной полимерной матрицей. (Мет)акрилат означает акрилат и/или метакрилат. Примерами виниловых или (мет)акрилатных мономеров и олигомеров их являются моно(мет)акрилат, ди(мет)акрилат, N–замещенные акриламиды, N–винилпирролидоны, стирол и его производные, хлорид винила, полиэфир(мет)акрилат, эпокси(мет)акрилат, полиуретан(мет)акрилат и полиэтилен(мет)акрилат.
Предпочтительно, полимерная матрица является полимером по меньшей мере одного монофункционального винилового соединения, предпочтительно акрилатного мономера или метакрилатного мономера, по меньшей мере одного дифункционального винилового соединения, предпочтительно диакрилатного мономера или диметакрилатного мономера, и, необязательно, по меньшей мере одного моно–, ди– или многофункционального винилового олигомера, предпочтительно акрилатного олигомера или метакрилатного олигомера.
Смесь мономеров, подходящая для получения полимерной матрицы, включает в себя, например, 30–95 мас.% по меньшей мере одного монофункционального (мет)акрилатного мономера, 1–60 мас.% по меньшей мере одного дифункционального (мет)акрилатного мономера и 1–50 мас.% по меньшей мере одного моно–, ди– или многофункционального (мет)акрилатного олигомера, основанных на общем весе мономеров и олигомеров.
Различные способы были разработаны для получения ПДЖК слоя вместе с полимерной матрицей с включенными капельками жидкого кристалла, и эти способы применяют в зависимости от используемых материалов. Эти способы включают в себя термоиндуцированное фазовое разделение (ТИФР), индуцированное растворителем фазовое разделение (ИРФР) и индуцированное полимеризацией фазовое разделение (ИПФР). При индуцированном полимеризацией фазовом разделении полимеризацию можно вызывать термическим способом или фотохимическим способом, например, с помощью ультрафиолетового излучения. Обычно индуцированное полимеризацией фазовое разделение является предпочтительным способом.
Когда предшественник полимера, такой как упомянутые выше мономеры, олигомеры или смолы, является смешивающимся с жидкокристаллическим соединением, можно использовать индуцированное полимеризацией фазовое разделение (ИПФР). После равномерного смешивания жидких кристаллов и материала предшественника полимера инициируют полимеризацию, чтобы вызвать фазовое разделение. В течение полимеризации растворимость жидких кристаллов в растущей полимерной сетке снижается до тех пор, пока в матрице не образуются капельки растущего жидкого кристалла и полимер не превращается в гель. Размер капелек, распределение по размерам и морфология капелек определяют в промежуток времени между образованием капелек и превращением в гель полимера. Важными факторами являются скорость полимеризации, относительные концентрации материалов, температура, вид используемых жидких кристаллов и полимеров и различные другие физические параметры, такие как вязкость, растворимость жидкого кристалла в полимере.
Термоиндуцированное фазовое разделение (ТИФР) можно использовать в случае жидкокристаллических материалов и термопластичных материалов, которые способны образовывать однородный раствор при температуре выше температуры плавления полимера. Однородный раствор жидкого кристалла в расплаве термопластика охлаждают до температуры ниже точки плавления термопластичного материала, вызывая фазовое разделение жидкого кристалла. Размер капелек и распределение жидкого кристалла могут определяться, например, скоростью охлаждения и параметрами материалов.
При индуцированном растворителем фазовом разделении (ИРФР) жидкий кристалл и термопластичный материал растворяют в растворителе. Последующее испарение растворителя приводит к фазовому разделению жидкого кристалла, образованию и росту капелек и превращению полимера в гель.
ПДЖК слой может иметь, например, толщину от 5 до 40 мкм, предпочтительно от 10 до 25 мкм. SPD-слой может иметь, например, толщину от 50 до 150 мкм, предпочтительно от 80 до 110 мкм.
Нижеследующая информация относительно электропроводного слоя применима как к электропроводным слоям, которые расположены на обеих сторонах ПДЖК слоя, так и к электропроводным слоям, которые расположены на обеих сторонах SPD-слоя, если не указывается иное. Предпочтительно, электропроводные слои являются прозрачными. Из электропроводных слоев образуют электроды, которые находятся в контакте со ПДЖК слоем или SPD-слоем, а для панели остекления согласно изобретению электроды выполняют с возможностью соединения с источником напряжения.
Электропроводный слой может содержать прозрачные проводящие оксиды (ППО), то есть, материалы, которые являются как в высокой степени проводящими, так и прозрачными для видимого света. Примерами являются легированный оловом оксид индия (ЛООИ), легированный сурьмой или легированный фтором оксид олова (SnO2:F) или легированный алюминием оксид цинка (ZnO:Al), при этом легированный оловом оксид индия является предпочтительным. Например, электропроводный слой на основе легированного оловом оксида цинка может иметь поверхностное сопротивление от 50 до 200 Ом/□.
Предпочтительно, толщина электропроводных слоев на основе этих прозрачных проводящих оксидов (ППО) находится в пределах от 50 до 100 нм. Известными способами нанесения покрытия являются, например, магнетронное катодное распыление, напыление, золь–гель методы или химическое осаждение из паровой фазы (ХОПФ).
Кроме того, электропроводный слой может быть металлическим слоем, предпочтительно тонким слоем или набором тонких слоев. Подходящими металлами являются, например, Ag, Al, Pd, Cu, Pt, In, Mo, Au. Эти металлические покрытия называют прозрачным проводящим покрытием (ППП). Типичная толщина отдельных слоев находится в пределах от 2 до 50 нм.
Большой ассортимент ПДЖК слоев и SPD-слоев, каждый из которых имеет электропроводные слои сверху и снизу, доступен для приобретения. Обычно два электропроводных слоя, состоящих из ПДЖК слоя и SPD-слоя, наносят на подложку, выполненную из полимерных пленок. Полимерные пленки могут быть, например, полиэфирными пленками, предпочтительно полиэтилентерефталатными (ПЭТ) пленками. Такой составной материал можно использовать для включения в панель остекления транспортного средства согласно изобретению.
Панель остекления транспортного средства согласно изобретению представляет собой композитную стеклянную панель, в которую ПДЖК слой или SPD-слой включен в качестве функционального слоя. Кроме того, панель остекления транспортного средства включает в себя первую и вторую стеклянные панели, ламинированные одной или множеством полимерных пленок на обеих сторонах функционального слоя для образования твердого композита.
Первая стеклянная панель и вторая стеклянная панель могут быть изготовлены из одного и того же материала или из разных материалов. Стеклянные панели могут быть изготовлены из неорганического стекла и/или органического стекла (полимеров). В предпочтительном варианте осуществления первая стеклянная панель и/или вторая стеклянная панель содержат стекло и/или полимеры, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, известково–натриевое стекло, алюмосиликатное стекло, поликарбонат и/или полиметакрилат.
Первая стеклянная панель и вторая стеклянная панель могут иметь одинаковую толщину или разную толщину. Предпочтительно, независимо друг от друга первая стеклянная панель и вторая стеклянная имеют толщину в пределах от 0,4 до 4,0 мм, например, от 0,4 до 3,85 мм, более предпочтительно от 1,6 до 2,5 мм. По соображениям, связанным с механикой, предпочтительно, наружное стекло толще, чем внутреннее стекло, или имеет такую же толщину. Внутреннее стекло представляет собой стеклянную панель, которая обращена внутрь транспортного средства, когда оно установлено в транспортном средстве, тогда как наружное стекло обращено наружу.
В каждом случае один или множество полимерных слоев расположены между первой стеклянной панелью и ПДЖК слоем или SPD-слоем и между второй стеклянной панелью и ПДЖК слоем или SPD-слоем. Независимо друг от друга приведенные ниже данные относятся к одному или множеству полимерных слоев, если не указывается иное. Обычно в качестве исходного материала для образования полимерных слоев используют подходящие полимерные пленки, доступные для приобретения. Предпочтительно, по меньшей мере один из одного или множества полимерных слоев содержит термопластичный полимер. Предпочтительно, один или множество полимерных слоев являются прозрачными, бесцветными или цветными.
Один или множество полимерных слоев могут включать в себя в качестве промежуточного слоя, например, поливинилбутираль, этиленвинилацетат, полиуретан, полипропилен, полиакрилат, полиэтилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевую смолу, акрилат, фторированный этилен–пропилен, поливинилфторид, и/или этилен–тетрафторэтилен, и/или смесь, и/или сополимеры их.
Предпочтительно, по меньшей мере один из одного или множества полимерных слоев включает в себя промежуточный слой поливинилбутираля (ПВБ), этиленвинилацетата, полиуретана, и/или их смеси, и/или их сополимеров, при этом поливинилбутираль является предпочтительным.
В дополнение к упомянутым выше промежуточным полимерным слоям , необязательно, один или множество полимерных слоев могут включать в себя дополнительные полимерные слои с другими функциями, например, в качестве защитного ПДЖК слой или SPD-слоя, при этом электропроводные слои располагают выше и ниже. Например, защитный слой может быть слоем полиэфира, предпочтительно слоем полиэтилентерефталата (ПЭТ). Другими примерами полимерных слоев для выполнения специфических функций, являются цветные поливинилбутиральные пленки, акустические пленки, отражающие инфракрасное излучение полиэтилентерефталатные пленки или слои, выполненные из них. Если другие полимерные слои включают в дополнение к промежуточному слою (слоям), полимерные слои, расположенные ближе всего к первой и второй стеклянным панелям, обычно являются полимерными промежуточными слоями.
В каждом случае один или множество полимерных слоев имеют, например, толщину от 0,04 до 1,5 мм, предпочтительно от 0,1 до 1,5 мм, более предпочтительно от 0,3 до 0,9 мм, обычно 0,38 мм, 0,76 мм или 0,85 мм. В зависимости от предполагаемого применения толщину слоев можно изменять. Например, в некоторых вариантах осуществления используют слои полиэтилентерефталата толщиной 0,5 мм и/или акустические пленки толщиной 0,85 мм. Предпочтительно, полимерные слои, используемые в качестве промежуточных слоев, имеют толщину от 0,1 до 1,5 мм, более предпочтительно от 0,3 до 0,9 мм.
В предпочтительном варианте осуществления панель остекления транспортного средства содержит, в этой последовательности, первую стеклянную панель, по меньшей мере один промежуточный слой в качестве первого полимерного слоя, например слой поливинилбутираля, по меньшей мере один защитный слой в качестве второго полимерного слоя, ПДЖК слой вместе с двумя электропроводными слоями сверху и снизу или SPD-слой вместе с двумя электропроводными слоями сверху и снизу, по меньшей мере защитный слой в качестве второго полимерного слоя, по меньшей мере один промежуточный слой в качестве первого полимерного слоя, например слой поливинилбутираля, и вторую стеклянную панель.
В одном варианте осуществления панель остекления транспортного средства может быть цветной и/или может включать в себя по меньшей мере одно стекло с покрытием в качестве первой и/или второй стеклянных панелей. Тем самым оптические свойства панели остекления транспортного средства могут быть изменены. Цветная панель остекления транспортного средства может быть получена при использовании цветных стеклянных панелей и/или цветных полимерных слоев. В панели остекления транспортного средства согласно изобретению по меньшей мере одна стеклянная панель, выбираемая из первой и второй стеклянных панелей, в таком случае является цветной стеклянной панелью, и/или по меньшей мере один полимерный слой, выбираемый из одного или множества полимерных слоев между первой стеклянной панелью и ПДЖК слоем или SPD-слоем, и один или множество полимерных слоев между второй стеклянной панелью и ПДЖК слоем или SPD-слоем представляют собой цветной полимерный слой. Например, в качестве цветных полимерных слоев можно использовать цветные поливинилбутиральные пленки и/или отражающие инфракрасное излучение полиэтилентерефталатные пленки. Одним примером покрытого стекла является Е–стекло (низкоэмиссионное стекло) или стекло с отражающим инфракрасное излучение покрытием. Е–стекла имеются в продаже и покрыты одним или множеством металлических слоев. Металлическое покрытие является очень тонким, например, имеет толщину около 100 нм. При использовании стеклянной панели с покрытием в качестве первой и/или второй стеклянных панелей предпочтительно, покрытие расположено на внутренней стороне стеклянной панели панели остекления транспортного средства.
Конечно, в случае цветной панели остекления транспортного средства панель остекления является цветной при прозрачном состоянии ПДЖК слоя или SPD-слоя.
В предпочтительном варианте осуществления ПДЖК слой или SPD-слой герметизирован сбоку клеевой герметизирующей композицией и/или термопластичной полоской. Полезность этого заключается в том, что клеевая герметизирующая композиция и/или термопластичная полоска защищают ПДЖК слой или SPD-слой от коррозии. Понятно, что «сбоку» означает боковые поверхности ПДЖК слоя или SPD-слоя в отличие от верха и низа ПДЖК или SPD-слоя.
Клеевой герметизирующей композицией может быть, например, поливинилбутиральная (ПВБ) клеевая герметизирующая композиция и/или может быть использована конструкция в виде обрамления. При использовании обрамления ПДЖК слой или SPD-слой не доходит до края панели остекления транспортного средства, иначе говоря, по площади он меньше первой и второй стеклянной панели и полимерных слоев. Остальные края герметизированы по периферии клеевой герметизирующей композицией, которая имеет такую же толщину, какую имеет ПДЖК слой или SPD-слой, и поэтому также функционирует как соединительный элемент. Таким образом, ПДЖК слой или SPD-слой по сторонам обрамлены клеевой герметизирующей композицией.
Термопластичная полоска представляет собой ленту без клея, которую прикрепляют по периферии на боковые поверхности ПДЖК слоя или SPD-слоя в форме буквы U так, чтобы ножки U были уложены по верхней кромке и нижней кромке ПДЖК слоя или SPD-слоя.
Панель остекления транспортного средства согласно изобретению пригодна для всех транспортных средств, например, для автотранспортных средств, поездов, плавучих средств или летательных аппаратов, при этом автотранспортные средства являются особенно предпочтительными. Примерами подходящих автотранспортных средств являются автобусы, тракторы, грузовые машины и легковые автомобили, при этом легковые автомобили являются особенно предпочтительными.
Кроме того, изобретение относится к транспортному средству, включающему по меньшей мере одну панель остекления транспортного средства согласно изобретению, при этом предпочтительным транспортным средством является автотранспортное средство. Подходящие и предпочтительные транспортные средства упоминались выше.
Изобретение также относится к применению панели остекления согласно изобретению в качестве панели остекления транспортного средства, предпочтительно в прозрачном люке в крыше автомобиля, в качестве стеклянной крыши, в качестве заднего окна, в качестве края крыши в поле В ветрового стекла или в качестве переднего или заднего бокового окна, предпочтительно в автотранспортном средстве. Даже применение в качестве переднего стекла является возможным.
Панель остекления транспортного средства согласно изобретению пригодна для ослабления эффекта короны и, возможно, эффекта радуги в прозрачном состоянии панели остекления транспортного средства, который может возникать в случае, когда наблюдатель смотрит сквозь стекло в направлении источника света, такого как солнце.
Ниже изобретение также поясняется с использованием неограничивающих примеров вариантов осуществления с обращением к сопровождающим чертежам. На фиг. 1 и фиг. 2a–b даны схематичные чертежи, которые также применимы для представления капелек жидкого кристалла; при этом размер и распределение капелек по размерам не показаны.
На фиг. 1 схематично показана панель остекления транспортного средства согласно изобретению с первой стеклянной панелью 1, одним или множеством полимерных слоев 2 и двумя электропроводными слоями 3 и 5, которые расположены на обеих сторонах ПДЖК слоя 4. ПДЖК слой 4 содержит полимерную матрицу 9, в которую включены капельки 8 жидкого кристалла. Один или множество полимерных слоев 6 расположены между электропроводным слоем 5 и вторым оконным стеклом 7. В варианте осуществления согласно изобретению капельки 8 жидкого кристалла в ПДЖК слое 4 имеют средний размер больше чем 2 мкм, предпочтительно при относительном стандартном отклонении больше 30%. В каждом случае один или множество полимерных слоев 2 и 6 могут состоять из по меньшей мере одной поливинилбутиральной пленки в качестве промежуточного слоя, который обращен к первой или второй стеклянной панели 1, 7, и по меньшей мере одной полиэфирной пленки в качестве защитного слоя, который обращен к соответствующему электропроводному слою 3, 5. В частности, дополнительные функциональные слои, например, отражающие инфракрасное излучение слои, могут быть расположены на внутренней стороне первой стеклянной панели 1 и на полимерных слоях 2. Электропроводные слои 3, 5 могут быть прозрачными покрытиями из легированного оловом оксида индия. Панель остекления транспортного средства согласно изобретению с SPD-слоем имеет такую же основную структуру за исключением того, что вместо ПДЖК слоя 4 включен SPD-слой с включенными в полимерную матрицу капельками суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы.
На фиг. 2а и 2b показан принцип действия панели остекления транспортного средства со ПДЖК слоем согласно фиг. 1. Панель остекления подключена через посредство двух электропроводных слоев 3 и 5 к источнику V напряжения. С помощью выключателя S/S' цепь можно замыкать (включенное состояние, S') и размыкать (выключенное состояние, S). Во включенном состоянии прикладывается электрическое поле, ориентация жидких кристаллов 8 упорядочивается и падающий свет 10 почти не рассеивается, следствием чего являются прозрачный ПДЖК слой и прозрачная панель остекления (фиг. 2b). Когда электрический ток отключают, жидкие кристаллы 8 ориентируются случайным образом, так что падающий свет 10 рассеивается 10' и ПДЖК слой и панель остекления становятся светонепроницаемыми или непрозрачными (фиг. 2а). При использовании SPD-слоев процедура в основном является такой же, при этом капельки суспензии ориентируются одинаково или произвольно.
Кроме того, фиг. 1, 2а и 2b являются весьма схематичными в части показа преломления света. Теория относительно различного преломления света заключается в следующем: капельки жидкого кристалла или капельки суспензии характеризуются двумя различными показателями преломления, ne (во включенном состоянии, S') и n' (в выключенном состоянии, S). Свет преломляется в случае, когда показатель np преломления окружающей полимерной матрицы отличается от показателя n' преломления капельки жидкого кристалла или капельки суспензии в выключенном состоянии. Свет не преломляется, когда показатели ne и np преломления совпадают. В выключенном состоянии капельки располагаются случайным образом, показатель n' преломления отличается от показателя np преломления, свет рассеивается, а панель остекления кажется помутненной или светонепроницаемой. Молекулы жидкого кристалла приходят в соответствие с краем капелек жидкого кристалла. Во включенном состоянии капельки сами ориентируются одинаково по направлению приложенного поля, при этом показатель ne преломления выбирают так, чтобы он приблизительно соответствовал показателю np преломления для гарантии высокого коэффициента пропускания света и тем самым прозрачности.
На фиг. 6a–b показано схематичное изображение короны Y вместе с радугой, то есть, показаны эффекты короны и радуги и образование их. Показано действие солнечного света 11, проходящего сквозь панель остекления транспортного средства при использовании ПДЖК слоя 12. Свет рассеивается в панели остекления транспортного средства так, что наблюдатель воспринимает не только солнечный свет по направлению X, но также корону Y, включающую окрашенные области Z радуги.
ПРИМЕРЫ
Четыре ПДЖК пленки А, В, С и D использовали при изготовлении панелей остекления транспортного средства. Затем изготовленные панели остекления транспортного средства исследовали в отношении эффекта короны.
В нижеследующей таблице показаны значения среднего размера капелек жидкого кристалла, стандартного отклонения, относительного стандартного отклонения (стандартного отклонения, отнесенного к среднему размеру, в процентах) и максимального размера капелек в полимерно-дисперсных жидкокристаллических (ПДЖК) пленках А, В, С и D), который определяли по описанным выше изображениям, полученным растровым электронным микроскопом. На фиг. 4 схематично показана (не в масштабе) микроструктура ПДЖК слоя 4, содержащего капельки 8 жидкого кристалла и полимерную матрицу 9 из ПДЖК пленки А. На фиг. 5 схематично показана (не в масштабе) микроструктура ПДЖК слоя 4, содержащего капельки 8 жидкого кристалла и полимерную матрицу 9 из ПДЖК пленки D.
Таблица
| Пленка ПДЖК | А | В | С | D |
| Средний размер капелек жидкого кристалла [мкм] |
1,30 | 1,92 | 1,93 | 5,38 |
| Стандартное отклонение [мкм] | 0,24 | 0,41 | 0,59 | 1,97 |
| Относительное стандартное отклонение [%] | 18 | 21 | 31 | 37 |
| Максимальный размер капелек [мкм] | 1,89 | 3,03 | 3,60 | 13,26 |
Панели остекления транспортного средства изготавливали с использованием ПДЖК пленок А, В, С и D. Для этого были изготовлены сборки, которые состояли из последовательно расположенных первой стеклянной панели, поливинилбутиральной пленки, ПДЖК пленки, поливинилбутиральной пленки и второй стеклянной панели. Эти сборки ламинировали обычным способом при повышенной температуре и повышенном давлении, чтобы образовать композитное стекло. Панели остекления транспортного средства с ПДЖК пленками А, В, С представляют собой эталонные панели остекления. Панель остекления транспортного средства с ПДЖК пленкой D представляет собой панель остекления согласно изобретению.
Был исследован эффект короны, создаваемый панелями остекления транспортного средства. Для этого панели остекления транспортного средства подключали через посредство электропроводных слоев (электродов) к источнику напряжения. Все панели остекления транспортного средства показали хорошие электрооптические свойства при удовлетворительной непрозрачности в выключенном состоянии (источник напряжения отключен) и прозрачности во включенном состоянии (источник напряжении подключен), при этом напряжение, необходимое для достижения прозрачного состояния было относительно низким.
Для исследования эффекта короны сильный источник света располагали по одну сторону панели остекления транспортного средства, находившейся в прозрачном состоянии. По другую сторону панели остекления источник света фотографировали через панель остекления. Фотографии воспроизведены на фиг. 3a–d.
На фиг. 3а показана фотография панели остекления транспортного средства с ПДЖК пленкой А. На фотографии показано очень широкое чисто голубое кольцо вокруг источника света.
На фиг. 3b показана фотография панели остекления транспортного средства с ПДЖК пленкой В. На фотографии показано широкое голубое кольцо вокруг источника света. На краю кольца цвет тускнеет и изменяется до красновато–коричневого (эффект радуги).
На фиг. 3с показана фотография панели остекления транспортного средства с ПДЖК пленкой С. На фотографии показано широкое голубоватое кольцо вокруг источника света. По сравнению с фотографией из фиг. 3b ширина короны является почти сравнимой; однако цвета являются менее интенсивными.
На фиг. 3d показана фотография панели остекления транспортного средства согласно изобретению с ПДЖК пленкой D. На фотографии показано небольшое белое кольцо вокруг источника света. По сравнению с фотографиями из фиг. 3а–с на фиг. 3d ширина короны значительно меньше. Кроме того, контраст между цветами почти или в действительности не существует, что повлекло за собой возникновение белого кольца.
В общем, следует отметить, что при использовании панели остекления транспортного средства согласно изобретению эффект короны и кроме того, эффект радуги значительно меньше проявляются по сравнению с контрольными панелями остекления. Это улучшает оптические свойства панели остекления.
Перечень позиций
1 – первая стеклянная панель;
2 – один или множество полимерных слоев;
3 – электропроводный слой;
4 – ПДЖК слой или SPD-слой;
5 – электропроводный слой;
6 – один или множество полимерных слоев;
7 – вторая стеклянная панель;
8 – капельки жидкого кристалла;
9 – полимерная матрица;
10 – падающий свет;
10' – рассеянный свет;
11 – солнечный свет;
12 – панель остекления транспортного средства с ПДЖК слоем;
S – выключатель (цепь разомкнута);
S' – выключатель (цепь замкнута);
X – область направления;
Y – корона;
Z – область радуги;
V – источник напряжения.
1. Панель остекления транспортного средства, содержащая, в этой последовательности:
а) первую стеклянную панель (1),
b) один или множество полимерных слоев (2),
с) ПДЖК слой (4), содержащий полимерную матрицу (9), в которую включены капельки (8) жидкого кристалла, при этом на обеих сторонах ПДЖК слоя расположено по электропроводному слою (3, 5), или SPD-слой, содержащий полимерную матрицу, в которую включены капельки суспензии, в которой взвешены поляризующие свет частицы, при этом на обеих сторонах SPD-слоя расположено по электропроводному слою,
d) один или множество полимерных слоев (6) и
е) вторую стеклянную панель (7),
отличающаяся тем, что в случае ПДЖК слоя капельки жидкого кристалла или в случае SPD-слоя капельки суспензии имеют средний размер больше чем 2 мкм.
2. Панель остекления транспортного средства по п. 1, в которой относительное стандартное отклонение среднего размера капелек жидкого кристалла или капелек суспензии составляет больше чем 30%.
3. Панель остекления транспортного средства по п. 1 или 2, в которой средний размер капелек жидкого кристалла или капелек суспензии составляет не больше чем 12 мкм.
4. Панель остекления транспортного средства одному из пп. 1–3, в которой средний размер капелек жидкого кристалла или капелек суспензии предпочтительно составляет от 3 до 10 мкм.
5. Панель остекления транспортного средства по одному из пп. 1–4, в которой относительное стандартное отклонение среднего размера капелек жидкого кристалла или капелек суспензии составляет не больше чем 80%.
6. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой капельки жидкого кристалла являются нематическими при температуре окружающей среды и обладают положительной диэлектрической анизотропией.
7. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой доля капелек жидкого кристалла в ПДЖК слое, в расчете на общую массу капелек жидкого кристалла и полимера полимерной матрицы, составляет 40–70 мас.%.
8. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой полимерная матрица образована из полимера одного или множества виниловых или (мет)акрилатных мономеров, эпоксидной смолы или уретановой смолы.
9. Панель остекления транспортного средства по одному из пп. 1-7, в которой полимерная матрица образована из полимера одного или множества виниловых или (мет)акрилатных олигомеров.
10. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой полимерная матрица образована из по меньшей мере одного монофункционального винилового соединения, по меньшей мере одного дифункционального винилового соединения.
11. Панель остекления транспортного средства по одному из пп. 1-9, в которой полимерная матрица образована из по меньшей мере одного (мет)акрилатного мономера, по меньшей мере одного ди(мет)акрилатного мономера, по меньшей мере одного моно–, ди– или многофункционального винилового олигомера, по меньшей мере одного (мет)акрилатного олигомера.
12. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один из одного или множества полимерных слоев (2, 6) содержит поливинилбутираль, этиленвинилацетат, полиуретан и/или их смеси, и/или их сополимеры, при этом поливинилбутираль является предпочтительным.
13. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой по меньшей мере один из одного или множества полимерных слоев (2, 6) содержит поливинилбутираль.
14. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, причем панель остекления транспортного средства содержит, в этой последовательности, первую стеклянную панель (1), по меньшей мере один промежуточный слой в качестве первого полимерного слоя (2), по меньшей мере один защитный слой в качестве второго полимерного слоя (2), ПДЖК слой (4) с двумя электропроводными слоями (3, 5) или SPD-слой с двумя электропроводными слоями, по меньшей мере один защитный слой в качестве второго полимерного слоя (6), по меньшей мере один промежуточный слой в качестве первого полимерного слоя (6) и вторую стеклянную панель (7).
15. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, в которой ПДЖК слой или SPD-слой сбоку герметизирован клеевой герметизирующей композицией и/или термопластичной полоской.
16. Панель остекления транспортного средства по одному из предшествующих пунктов, причем панель остекления транспортного средства является панелью остекления автотранспортного средства.
17. Транспортное средство, включающее в себя по меньшей мере одну панель остекления транспортного средства по одному из пп. 1–16.
18. Транспортное средство по п. 17, причем транспортное средство является автотранспортным средством.
19. Применение панели остекления по одному из пп. 1–16 в качестве панели остекления транспортного средства.
20. Применение по п. 19, причем панель остекления транспортного средства применяется в люке крыши, в качестве стеклянной крыши, в качестве заднего окна, в качестве края крыши ветрового стекла или в качестве заднего или переднего бокового окна.
21. Применение по п. 19 или 20, причем панель остекления транспортного средства применяется в люке крыши, в качестве стеклянной крыши, в качестве заднего окна, в качестве края крыши ветрового стекла или в качестве заднего или переднего бокового окна в автотранспортном средстве.
22. Применение по одному из пп. 19-21 для ослабления эффекта короны и для ослабления эффекта радуги в прозрачном состоянии панели остекления.
