DE112019001407T5

DE112019001407T5 - Laminatkamera-Heizsystem für Kraftfahrzeuge mit geringer Verzerrung

Info

Publication number: DE112019001407T5
Application number: DE112019001407.2T
Authority: DE
Inventors: Mario Arturo Mannheim Astete; Laura Granados Caro
Original assignee: AGP America SA
Current assignee: AGP America SA
Priority date: 2018-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-12-03
Also published as: CN112135729B; WO2019180651A1; US12134247B2; CO2018006032A1; CN112135729A; US20210039358A1

Abstract

Der Einsatz von kamerabasierten Sicherheitssystemen nimmt in Automobilen rasant zu, wo sie zur Spurverlassenswarnung, zur Kollisionsvermeidung, zur adaptiven Geschwindigkeitsregelung und für andere Funktionen eingesetzt werden. Da sich die Industrie auf die vollständige Autonomie hinbewegt, nehmen die Anzahl der Kameras und die Auflösung zu. Für einen ordnungsgemäßen Betrieb benötigen die Kameras ein klares, unverzerrtes Sichtfeld. Den Kamerabereich schnee- und eisfrei zu halten, war bisher ein Problem. Um den Bereich frei zu halten, wird normalerweise ein Widerstandsheizkreislauf verwendet. Für eine schnelle Räumung muss der Schaltkreis auf einem hohen Leistungsniveau arbeiten. Aufgrund des temperaturabhängigen Brechungsindex der Kunststoffzwischenschicht kann es durch die nichtisotherme Erwärmung aufgrund des Abstands der Schaltungselemente zu starken Verzerrungen kommen. Das erfindungsgemäße Laminat reduziert die Verzerrung, indem die Zwischenschicht im Kamerablickfeld entfernt und durch einen Kunststoff mit einem temperaturstabileren Brechungsindex ersetzt wird.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf den Bereich der laminierten Kraftfahrzeugverglasung.
Hintergrund der Erfindung
Der Einsatz von kamerabasierten Sicherheitssystemen, die ein breites Sichtfeld und ein hohes Maß an optischer Klarheit erfordern, nimmt rasant zu. Kamerabasierte Systeme werden eingesetzt, um eine breite Palette von Sicherheitsfunktionen bereitzustellen, einschließlich adaptiver Geschwindigkeitsregelung, Notbremsung, Hinderniserkennung, Spurverlassenswarnung und Unterstützung des autonomen Betriebs. Ein helles, klares, unverzerrtes Sichtfeld und unveränderte natürliche Farbe sind besonders wichtig, damit kamerabasierte Systeme wie vorgesehen funktionieren. Dies ist unerlässlich, damit diese Systeme in der Lage sind, Objekte schnell zu klassifizieren und zu unterscheiden, Text zu erfassen, Beschilderungen und Signale zu identifizieren und mit minimaler Beleuchtung zu arbeiten.
Mit der Entwicklung der Industrie hin zur vollständigen Autonomie nimmt sowohl die Anzahl der Kameras als auch die Auflösung der Kameras zu. Die Kameras benötigen ein hohes, nach vorn gerichtetes Sichtfeld und müssen daher in der Regel an der Windschutzscheibe und im Wischerbereich montiert werden, damit das Sichtfeld frei von Schnee und Regen gehalten werden kann. Gleichzeitig werden die Windschutzscheiben immer größer und komplexer in ihrer Form. Im Extremfall haben wir die Panorama-Windschutzscheibe, bei der die Oberkante wesentlich erweitert wurde, so dass sie einen Teil des Fahrzeugdaches umfasst.
Damit die Sicherheitssysteme einwandfrei funktionieren, muss das Sichtfeld der Kamera frei von Wasser, Schnee und Eis gehalten werden. Außerdem muss bei einem vollständig autonomen Fahrzeug der Bereich frei von Regen, Schnee und Eis halten, bevor das Fahrzeug in Betrieb genommen werden kann.
Die Kameras werden in der Regel im Weg der Scheibenwischer montiert. Die Scheibenwischer sorgen für eine ausreichende Entfernung des Wassers. Schwieriger ist es, das Sichtfeld der Kamera frei von Schnee und Eis zu halten. Die Luft aus dem Heißluft-Enteisungssystem, das normalerweise zum Reinigen der Windschutzscheibe verwendet wird, wird von der Kamerabaugruppe blockiert. Während manche Windschutzscheiben mit ganzflächiger transparenter, leitfähiger Beschichtung oder eingebetteter Drahtwiderstandsheizung erhältlich sind, reicht die Leistungsdichte, mit der diese Windschutzscheiben arbeiten, nicht aus, um die schnelle Räumung zu gewährleisten, die für eine kurze Wegfahrzeit erforderlich ist.
Undurchsichtige elektrische Heizschaltungen, die an der Innenfläche des Glases angebracht oder in die Kamerabaugruppe integriert sind, sind nur dann wirksam, wenn das Sichtfeld der Kamera klein ist. Diese Einschränkung ist auf die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Glas zurückzuführen. Der Abstand der Heizelemente darf nicht mehr als ~35 mm betragen. Andernfalls reicht der Temperaturanstieg nicht aus, um das Glas zu reinigen. Widerstandsheizkreise, die in das Sichtfeld der Kamera eingreifen, werden in der Regel bei Mehrkamerasystemen mit einem größeren Sichtfeld benötigt.
Zur Herstellung eines widerstandsbeheizten Schaltkreises für das Sichtfeld der Kamera werden hauptsächlich zwei Technologien verwendet: gedruckte Silberfritte und eingebetteter Draht.
Silberfritte ist die an der häufigsten verwendeten Art von beheiztem Schaltkreis für Hintergrundbeleuchtungen, beheizte Wischerauflagen und Kameraentfroster. Sie ist auch die kosteneffektivste. Silberpulver wird mit Trägern, Bindemitteln und fein gemahlenem Glas gemischt. Manchmal werden auch andere Materialien hinzugefügt, um bestimmte Eigenschaften zu verbessern: die Brennhärte, Antihaftwirkung, chemische Beständigkeit usw. Die Silberfritte wird vor dem Erhitzen und Biegen des Glases mit einem Siebdruck- oder Tintenstrahldruckverfahren auf das Glas aufgebracht. Wenn das Flachglas während des Biegeprozesses erhitzt wird, erweicht und schmilzt das Glaspulver in der Fritte und verschmilzt mit der Glasoberfläche. Der Druck der Silberfritte wird zu einem dauerhaften Bestandteil des Glases. Man sagt, die Fritte sei „gebrannt“, wenn dies geschieht. Dies ist ein Verglasungsverfahren, das dem Verfahren zum Aufbringen von Emaille auf Badezimmerarmaturen, Keramik, Porzellan und Geräte sehr ähnlich ist. Widerstände bis zu 2 Milliohm pro Quadrat und Strichstärken bis zu 0,5 mm sind möglich. Der primäre Nachteil des Silberdrucks ist die Ästhetik des gebrannten Silbers, das eine dunkelorange bis senfgelbe Farbe hat, je nachdem, auf welche Seite des Glases es gedruckt wird, auf die Luftseite oder auf die Zinnseite. Stromschienen sind silber bedruckt, können aber elektrisch mit Kupferstreifen oder -geflechten verstärkt werden. Siebdruck-Silberschaltungen können nicht auf der Windschutzscheibe im Sichtfeld des Fahrers verwendet werden, da die Linien zu breit sind und die Sicht stören würden.
Ein eingebetteter Draht-Widerstandsheizkreis wird gebildet, indem feine Drähte in die Kunststoff-Verbindungsschicht eines Laminats eingebettet werden. Die Drähte werden mit Hilfe von Wärme oder Ultraschall in den Kunststoff eingebettet. Wolfram ist ein bevorzugtes Material aufgrund seiner Zugfestigkeit, die 10-mal so hoch ist wie die von Kupfer, und seiner flachen schwarzen Farbe. Für beheizte Windschutzscheiben wird üblicherweise Wolframdraht verwendet, der im Bereich von 18 - 22 µm liegt, wobei die Drähte an dieser Stelle praktisch unsichtbar sind. Die Drähte werden mit einem oszillierenden sinusähnlichen Muster eingebettet, um Blendung zu reduzieren, die unter bestimmten Lichtverhältnissen auftreten kann. Für andere Positionen der Verglasung als die Windschutzscheibe können größere Drahtdurchmesser verwendet werden. Die Drähte werden in der Regel mit Hilfe einer Art CNC-Maschine eingebettet. Dünnes Flachkupfer wird für Stromschienen verwendet, wobei in der Regel zwei Schichten verwendet werden. Die erste Schicht wird vor dem Einbetten der Drähte auf die Kunststoffschicht aufgetragen. Die zweite Schicht wird über die erste Schicht aufgetragen, und die beiden werden durch Löten oder mit einem leitfähigen Klebstoff verbunden. Für einige Anwendungen kann es erforderlich sein, nur eine einzige Schicht Kupfer zu verwenden. Natürlich können auch andere Leiter als Kupfer verwendet werden.
Bei beiden Methoden sind die resistiven Elemente in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Der Abstand hängt von der Technologie und anderen Faktoren ab. Bei einem gedruckten Silber beträgt der maximale Abstand ~35 mm. Bei einer minimalen Linienbreite von 0,5 mm ist es nicht wünschenswert, eine der Linien im Sichtfeld zu haben, aber die Einschränkung des Abstands erfordert oft, dass sich mindestens eine Linie im Sichtfeld befindet. Die meisten Kamerasysteme können dies tolerieren, aber es ist nicht optimal.
Eingebettete Drahtschaltungen können mit Drähten mit einem Dicken von bis zu 18 µm arbeiten. Bei diesem Durchmesser sind sie für das Kamerasystem praktisch unsichtbar und stellen kein großes Problem dar. Bei 18 µm läge ein typischer Abstand im Bereich von 3-6 mm.
Je näher die Elemente beieinander liegen, desto gleichmäßiger wird die Erwärmung sein. Je größer die Gesamtlänge der Elemente ist, desto niedriger wird auch die Temperatur des Elements sein, da die Energie über die Länge des Elements verteilt wird.
Infolgedessen haben eingebettete Drahtschaltungen bei gleicher Leistungsdichte tendenziell eine niedrigere Elementtemperatur und sind gleichmäßiger als eine gedruckte Silberschaltung. Dennoch kann es ein signifikantes Delta in der Temperatur über das Sichtfeld geben. Hier stellt sich das Problem.
Der Brechungsindex eines Materials ist das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum zur Geschwindigkeit in diesem Material. Sein Wert bestimmt das Ausmaß, in dem Licht beim Eintritt in die Substanz oder beim Austritt aus der Substanz gebrochen wird. Der Brechungsindex ist nicht festgelegt. Er ist eine Funktion einer multiplen Variablen. Der Brechungsindex ändert sich mit der Art des Materials, der Temperatur, dem Druck, dem elektrischen Feld und der Wellenlänge. Bei Festkörpern ist die Temperatur einer der Hauptfaktoren, die den Brechungsindex beeinflussen.
Thermo-optische Koeffizienten $\frac{\partial n}{\partial T}$
können aus einer Ableitung der Clausius-Mossotti-Beziehung geschätzt werden: $\frac{1}{(n - 1) (n + 2)} (\frac{\partial n}{\partial T}) = - α [1 - \frac{V}{α_{m}} {(\frac{\partial α_{m}}{\partial V})}_{T}] + \frac{1}{3 α_{m}} {(\frac{\partial α_{m}}{\partial T})}_{ν}$
wobei α_m die makroskopische Polarisierbarkeit ist.
Die Änderung von $\frac{\partial n}{\partial T}$
hängt von zwei gegenläufigen Effekten ab: der Änderung der Dichte durch den positiven Wärmeausdehnungskoeffizienten und der Zunahme der Polarisierbarkeit mit der Temperatur. Ein positiver thermischer Ausdehnungskoeffizient α führt zu einem negativen thermooptischen Koeffizienten $\frac{\partial n}{\partial T}$
und eine positive Änderung der Polarisierbarkeit mit dem Volumen a:; führt zu einem positiven thermooptischen Koeffizienten $\frac{\partial n}{\partial T}$
Auf diese Weise neigen Materialien mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizienten und hoher Polarisierbarkeit dazu, einen hohen thermooptischen Koeffizienten (¹ Zusätzliche Referenzen: Handbook of optics, Volume 2, McGraw Hill. Temperature dependence of refractive characteristics of optical plastics. S N Kasarova et al 2010 J. Phys.: Conf. Ser. 253 012028.) zu haben. Polymer-Zwischenschichten neigen dazu, einen hohen thermooptischen Koeffizienten zu haben.
Windschutzscheiben bestehen aus mindestens drei Schichten: äußeres und inneres Glas und einer Zwischenschicht. Die Zwischenschicht ist so ausgelegt, dass ihr Brechungsindex mit dem des Glases übereinstimmt, um die Lichtbrechung zu minimieren. Wenn jedoch die Temperatur der Polymer-Zwischenschicht steigt, verschiebt sich der Brechungsindex und diese Eigenschaft entspricht nicht mehr dem Brechungsindex des Glases. Dieses Delta im Brechungsindex kann zu Verzerrungen führen. Je größer das Delta T, desto größer die Verzerrung. Außerdem, wenn die Polymerzwischenschicht eine höhere Temperatur als ihre Glasübergangstemperatur aufweist, erhöht sich ihr thermooptischer Koeffizient, bis sie einen konstanten Wert erreicht. zeigt, wie der thermo-optische Koeffizient $\frac{\partial n}{\partial T}$
einer Polymer-Zwischenschicht durch eine Erhöhung ihrer Temperatur beeinflusst wird. Wie man esv erkennen kann, wird der Koeffizient auf einem konstanten Wert von 34 gehalten, wenn T kleiner als Tg ist. Sobald Tg erreicht ist und der Wert von T zu steigen beginnt, verschiebt sich der Koeffizient $\frac{\partial n}{\partial T}$
vom konstanten Wert um 36. Wie oben erwähnt, erreicht der thermisch-optische Koeffizient wieder einen konstanten Wert 38, sobald die Temperatur höher als Tg ist.
Folglich müssen wir nicht nur warten, bis Schnee und Eis geschmolzen sind, sondern auch, bis das Laminat wieder in einen isothermen Zustand zurückkehrt. Es wäre wünschenswert, diese Verformung zu verringern oder zu beseitigen, um die Zeit bis zur Inbetriebnahme eines Fahrzeugs zu verkürzen.
Kurze Zusammenfassung der Erfindung
Die Nachteile in Bezug auf die Verzerrung, die sich aus der Verschiebung des Brechungsindex der Polymer-Zwischenschicht während des Betriebs des Heizkreises ergeben, werden verringert, wenn nicht sogar beseitigt,
indem die Polymer-Zwischenschicht im Kamerablickfeld durch einen Einsatz ersetzt wird, der aus einer Zwischenschicht besteht, deren Brechungsindex in dem Temperaturbereich, in dem der Heizkreis arbeitet, stabiler ist.
Die Vorteile:

• Ermöglicht kürzere Wegfahrzeiten
• Reduziert Verzerrung
• Unterstützt Kameras mit höherer Auflösung
• Hergestellt unter Verwendung von Standard-Autoglasverfahren und - ausrüstung.

Figurenliste
Diese Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der folgenden Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, wobei:

zeigt das Verhalten des thermoplastischen Koeffizienten einer Polymer-Zwischenschicht gegenüber einer Änderung ihrer Temperatur.
ist ein Querschnitt eines typischen Automobillaminats.
ist ein Querschnitt eines typischen Automobillaminats mit Beschichtung und Funktionsfilm.
ist eine Explosionsdarstellung einer Windschutzscheibe mit einer einzigen Ku nststoffzwischenschicht.
ist eine Explosionsdarstellung einer Windschutzscheibe mit einer einzigen Kunststoffzwischenschicht, deren Ausschnitt bis zum Glasrand reicht.
ist eine Explosionsdarstellung einer Windschutzscheibe mit zwei Kunststoffzwischenschichten und einer Folienschicht und einer Folieneinlage.

Bezugszeichenliste

2: Glas
4: Plastik-Verbindungsschicht
6: Verdunkelung
8: Ausschnitt in der Zwischenschicht
12: Kunststoff-Funktionsfilm
18: Beschichtung
20: Sonnenschutz
22: Klarer Zwischenlageneinsatz
24: Filmeinlage
28: Ausschnitt im Film
32: Öffnung in der Verdunkelung für Kamera
34: Erste Konstantwert-Zone
36: Übergangszone
38: Zweite Konstantwert-Zone
101: Fläche eins
102: Fläche zwei
103: Fläche drei
104: Fläche vier
201: Äußere Glasschicht
202: Innere Glasschicht

Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die folgende Terminologie wird verwendet, um das Verbundglas der Erfindung zu beschreiben. Ein typischer Kraftfahrzeug-Laminatquerschnitt ist in den und dargestellt. Das Laminat besteht aus zwei Glasschichten, der exterior oder äußeren 201 und oder inneren 202, die durch eine Kunststoff-Verbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) dauerhaft miteinander verbunden sind. Die Glasoberfläche, die sich auf der Außenseite des Fahrzeugs befindet, wird als Oberfläche eins 101 oder als Oberfläche Nummer eins bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der äußeren Glasschicht 201 ist die Oberfläche zwei 102 oder die Oberfläche Nummer zwei. Die Glasfläche, die sich auf der Innenseite des Fahrzeugs befindet, wird als Fläche vier 104 oder als Fläche Nummer vier bezeichnet. Die gegenüberliegende Seite der inneren Glasschicht 202 ist die Oberfläche drei 103 oder die Oberfläche Nummer drei.
Die Oberflächen zwei 102 und drei 103 sind durch die Kunststoffverbindungsschicht 4 miteinander verbunden. Auf das Glas kann auch eine Verdunkelung 6 aufgebracht werden. Die Verdunkelung 6 besteht üblicherweise aus schwarzer Emailfritte, die entweder auf die Fläche zwei 102 oder auf die Fläche vier 104 oder auf beide Flächen gedruckt wird. Das Laminat kann auch eine Beschichtung 18 auf einer oder mehreren der Oberflächen aufweisen. Das Laminat kann auch aus einer Folie 12 bestehen, die zwischen mindestens zwei Kunststoffverbindungsschichten 4 laminiert ist.
Verbundsicherheitsglas wird durch Zusammenkleben von zwei Scheiben 201, 202 aus getempertem Glas 2 unter Verwendung einer Kunststoffverbindungsschicht 4 hergestellt, die aus einer dünnen Folie aus transparentem Thermokunststoff (Zwischenschicht) besteht, wie in den und dargestellt. Vorgeglühtes (vergütetes Glas) Glas ist Glas, das langsam von der Biegetemperatur bis in den Glasübergangsbereich abgekühlt wurde. Durch diesen Prozess werden alle im Glas durch den Biegeprozess verbleibenden Spannungen abgebaut. Vorgeglühtes Glas bricht in große Scherben mit scharfen Kanten. Wenn Verbundglas bricht, werden die Scherben des gebrochenen Glases, ähnlich wie die Teile eines Puzzles, durch die Kunststoffschicht zusammengehalten, die dazu beiträgt, die strukturelle Integrität des Glases zu erhalten. Ein Fahrzeug mit einer zerbrochenen Windschutzscheibe kann weiterhin betrieben werden. Die Kunststoff-Klebeschicht trägt auch dazu bei, ein Eindringen von auf das Laminat auftreffenden Gegenständen von aussen zu verhindern und im Falle einer Crash-Insassen-Rückhaltung zu verbessern.
Die Glasschichten werden durch Schwerkraftbiegen, Pressbiegen, Kaltbiegen oder andere in der Branche bekannte konventionelle Verfahren geformt. Schwerkraft- und Pressbiegeverfahren zur Formung von Glas sind in der Branche gut bekannt und werden in der vorliegenden Offenlegung nicht erörtert.
Die Kunststoff-Verbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) hat die primäre Funktion, die Hauptflächen benachbarter Schichten miteinander zu verbinden. Das gewählte Material ist typischerweise ein klarer Kunststoff, wenn eine Glasschicht mit einer anderen Glasschicht verbunden wird. Im Automobilbereich ist die am häufigsten verwendete Kunststoff-Verbindungsschicht 4 (Zwischenschicht) Polyvinylbutyl (PVB). Zusätzlich zu Polyvinylbutyl können auch lonoplast-Polymere, Ethylen-Vinylacetat (EVA), CIP-Flüssigharz (Cast in Place) und thermoplastisches Polyurethan (TPU) verwendet werden. Es sind Zwischenschichten mit verbesserten Fähigkeiten erhältlich, die über das Zusammenkleben der Glasschichten hinausgehen. Die Erfindung kann Zwischenschichten zur Schalldämpfung umfassen. Solche Zwischenschichten bestehen ganz oder teilweise aus einer Kunststoffschicht, die weicher und flexibler ist als die normalerweise verwendete. Die Zwischenschicht kann auch von einem Typ sein, der solardämpfende Eigenschaften hat.
Automobil-Zwischenlagen werden durch ein Extrusionsverfahren hergestellt. Eine glatte Oberfläche neigt dazu, am Glas zu haften, wodurch es schwierig wird, sie auf dem Glas zu positionieren und Luft einzuschließen. Um die Handhabung der Plastikfolie und das Entfernen der Luft (Entlüftung) aus dem Laminat zu erleichtern, wird die Oberfläche des Kunststoffs normalerweise geprägt. Standardstärken für PVB-Zwischenlagen im Automobilbereich bei 0,38 mm und 0,76 mm (15 und 30 mil).
Es ist eine Vielzahl von Folien erhältlich, die in ein Laminat eingearbeitet werden können. Zu den Verwendungen dieser Folien gehören unter anderem: Sonnenschutz, variable Lichtdurchlässigkeit, erhöhte Steifigkeit, erhöhte strukturelle Integrität, verbesserter Eindringwiderstand, verbesserte Insassenrückhaltung, als Barriere, Tönung, Sonnenschutz, Farbkorrektur und als Substrat für funktionelle und ästhetische Grafiken. Der Begriff „Folie“ umfasst all diese sowie andere Produkte, die entwickelt werden können oder derzeit verfügbar sind und die Leistung, Funktion, Ästhetik oder Kosten einer Verbundverglasung verbessern. Die meisten Folien bestehen aus mindestens einem Kunststoffsubstrat. Die meisten Folien haben keine Klebeeigenschaften. Um sie in ein Laminat einzubauen, werden auf jeder Seite der Folie Kunststoffzwischenlagen benötigt, um die Folie mit den anderen Schichten des Laminats zu verbinden.
Automobilverglasung nutzt oft wärmeabsorbierende Glaszusammensetzungen, um die Sonnenbelastung des Fahrzeugs zu reduzieren. Während ein wärmeabsorbierendes Fenster sehr effektiv sein kann, erwärmt sich das Glas und überträgt durch Konvektionsübertragung und Strahlung Energie in den Fahrgastraum. Eine effizientere Methode besteht darin, die Wärme zurück in die Atmosphäre zu reflektieren, damit das Glas kühler bleibt. Dies geschieht durch die Verwendung verschiedener infrarotreflektierender Filme und Beschichtungen. Infrarotbeschichtungen und -filme sind im Allgemeinen zu weich, um auf eine Glasoberfläche montiert oder aufgebracht zu werden, die den Elementen ausgesetzt ist. Stattdessen müssen sie als eine der inneren Schichten eines laminierten Produkts hergestellt werden, um eine Beschädigung und Degradierung des Films oder der Beschichtung zu verhindern.
Einer der großen Vorteile eines Verbundfensters gegenüber einer gehärteten monolithischen Verglasung besteht darin, dass ein Laminat neben wärmeabsorbierenden Zusammensetzungen und Zwischenschichten auch infrarotreflektierende Beschichtungen und Folien verwenden kann.
Zu den infrarotreflektierenden Beschichtungen gehören unter anderem verschiedene metallische/dielektrische Schichtbeschichtungen, die durch Magnetron-Sputter-Vakuumabscheidung (MSVD) aufgebracht werden, sowie andere bekannte Verfahren, die durch Pyrolyse, Sprühen, kontrollierte Dampfabscheidung (CVD), Tauchen und andere Methoden angewendet werden.
Zu den infrarotreflektierenden Filmen gehören sowohl metallisch beschichtete Kunststoffsubstrate als auch nichtmetallische optische Filme auf organischer Basis, die im Infrarot reflektieren. Die meisten infrarotreflektierenden Filme bestehen aus einem Kunststofffoliensubstrat, auf das eine infrarotreflektierende, geschichtete Metallbeschichtung aufgebracht ist.
Wenn eine Infrarot-reflektierende Beschichtung auf einer der Glasflächen aufgebracht ist, ist es möglicherweise erforderlich, die Beschichtung aus dem Sichtfeld der Kamera zu entfernen. Da solche Beschichtungen Nanometer dick sind, ist keine Kompensation erforderlich. Eine solche Beschichtung kann mit der auf die Kunststoffschichten aufgetragenen Methode der Erfindung kombiniert werden.
Die verschiedenen Funktionsfilme und Kunststoffverbindungsschichten werden für die Zwecke der Erfindung als Kunststoffschichten betrachtet. Die Kunststoffschichten und die Methode der Erfindung können in jeder möglichen Kombination kombiniert werden, auch in solchen, die nicht in den beschriebenen Ausführungsformen enthalten sind, wie dies unter Abweichung vom Prinzip der Erfindung geschätzt werden kann.
Experimentelle Methoden haben gezeigt, dass der kritische Temperaturbereich für die Brechungsindex-induzierte thermische Verzerrung die Glasübergangstemperatur Tg der Zwischenschicht ist. Dies ist der Bereich, in dem das Polymer für einen Halbstegzustand in einen biegeschlaffen und biegsamen Zustand übergeht. Die Änderungsrate des Brechungsindexes in Abhängigkeit von der Temperatur liegt weniger unterhalb des Glasübergangsbereichs. Zumindest wollen wir die Überlappung zwischen dem Betriebsbereich der Schaltung und der Glasübergangstemperatur der Zwischenschicht minimieren.
Die maximale Widerstandselementtemperatur liegt je nach Technologie, Leistungsdichte, Umgebungstemperatur und Leiterwiderstand im Bereich von 50 °C - 70 °C. Da der beheizten Schaltung nur benötigt wird, wenn die Umgebungstemperatur nahe dem Gefrierpunkt liegt, können wir das untere Ende des Betriebsbereichs als 0 behandeln, obwohl es bei einem Fahrzeug, das an einem kalten Tag im Freien steht, viel niedriger sein könnte. Die ideale Zwischenschicht hätte also eine Glasübergangstemperatur, die außerhalb dieses Bereichs liegt, nämlich 0 °C - 70 °C. Wenn das nicht möglich ist, dann hilft eine Minimierung der Überlappung.
Die typische Automobil-Zwischenschicht hat eine Tg von ~20 °C und liegt damit gut im Betriebstemperaturbereich der beheizten Schaltung. Wenn die Temperatur steigt und die Zwischenlagentemperatur isotherm ist, wird das Bild aufgrund der Änderung des Indexes verschoben, aber nicht verzerrt. Dies ist jedoch nie der Fall, so dass es zu Verzerrungen kommt.
Es sind eine Reihe von Polyurethan-Kunststoffzwischenlagen erhältlich, die den Sicherheitsstandards im Automobilbereich entsprechen und die zudem eine Tg haben, die deutlich unter 0 °C und damit außerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Heizkreises liegt. Wenn diese Zwischenlagen verwendet werden, wird der Verzug stark reduziert. Ebenso gibt es Laminierharze, die bei sehr hohen Temperaturen hart bleiben. Diese reduzieren ebenfalls den wärmeinduzierten Verzug. Diese sind definiert als temperaturstabile Zwischenschichten mit einem Glasübergangsbereich, der kein oberes und unteres Ende hat, die in den Betriebsbereich des Heizkreises fallen. Das Ideal ist, keine Überlappung zu haben, aber selbst mit einer teilweisen Überlappung kann der Verzug verbessert werden.
Anstatt nur das Sichtfeld der Kamera zu ersetzen, kann die gesamte Zwischenlage ersetzt werden. Aufgrund der höheren Kosten der alternativen Materialien ist es sparsamer, nur den Teil im Kamerablickfeld zu ersetzen.
Zur Herstellung eines solchen Laminates wird der Teil der Zwischenlage 4, der sich im Kamerablickfeld befindet, ausgeschnitten 8 und entfernt. Der Ausschnitt kann bis zum Rand des Glases reichen, um die Montage zu erleichtern. Als nächstes wird eine Einlage 22, die etwa die gleiche Größe wie der aus dem Bereich von Ausschnitt 8 entfernte Teil hat, aus einer Zwischenschicht mit einem Brechungsindex und einer temperaturstabilen Brechungsindex-Zwischenschicht von etwa der gleichen Dicke wie der Ausschnitt geschnitten.
Beim Zusammenbau des Laminats wird die Einlage 22 in den Ausschnittbereich im Zwischenlagenblatt 4 gelegt. Durch den exakten Zuschnitt von Zwischenlage und Einlage wird eine enge Übereinstimmung erreicht, und die Trennlinie ist für alle praktischen Zwecke im fertigen Laminat unsichtbar. Abhängig von der Form des gebogenen Glases und des Ausschnitts kann eine Spleißung erforderlich sein, um die Einlage an ihrem Platz zu halten. Wärme (mit einem Lötkolben oder einer Heißluftpistole) oder ein Lösungsmittel (Alkohol oder Weichmacher) kann verwendet werden, um die Zwischenschicht 4 zu spleißen oder zu befestigen, falls erforderlich. Alternativ können die Platten im Voraus vorbereitet werden, jedoch muss ein Mittel vorgesehen werden, um die Einlage an ihrem Platz zu halten.
Bei einigen Ausführungsformen, wie der in dargestellten, wird beim Zusammenbau des Laminats die Einlage 24 in den Ausschnitt der Folie 28 eingelegt. Durch präzises Schneiden der Folie und der Folieneinlage wird eine enge Übereinstimmung erreicht, und die Trennlinie ist für alle praktischen Zwecke im fertigen Laminat unsichtbar. Bei Bedarf kann die Folie mit der Zwischenschicht verklebt werden, um die Handhabung und Verarbeitung zu erleichtern und die Folieneinlage an ihrem Platz zu halten. Dies hängt von der Form des gebogenen Glases, der Art der Folie und dem Ausschnitt ab. Bei Bedarf kann Wärme (mit einer Heißluftpistole) oder ein Lösungsmittel (Alkohol oder Weichmacher) verwendet werden, um die Folieneinlage mit der Zwischenschicht zu verbinden. Die Filmeinlage beseitigt die Verzerrung an der Kante des Ausschnitts, beseitigt aber die sonst auftretende abrupte Änderung der Dicke.
Die Baugruppe wird dann verarbeitet. Hitze und Druck werden angewendet, um die Glas- und Kunststoffschichten dauerhaft miteinander zu verbinden. Die Einlage wird zu einem festen Bestandteil des Laminats.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN

1. Die Windschutzscheibe in hat eine Standard-Soda-Kalk-2,5 mm dicke klare Außenglasschicht 201 und 2,1 mm Soda-Kalk-Solargrün-Innenglasschicht 202. Schwarze Fritte 6 wird im Siebdruckverfahren auf Oberfläche zwei und Oberfläche vier gedruckt. Die Schwarzfritte 6 umrahmt den Bereich des Kamerablickfeldes 32 und dient auch dazu, die Grenze zwischen dem PVB und dem Zwischenlageneinsatz 22 im fertigen Laminat zu verdecken. Die Glas 2 Schichten werden thermisch im Schwerkraftbiegeverfahren gebogen. Im Kamerablickfeld des Sichtbereichs 32 wird ein Ausschnitt 8 in die 0,76 mm dicke PVB-Kunststoff-Verbundzwischenschicht 4 eingebracht. Die Öffnung für das Kamerablickfeld 32, in der schwarzen Verdunkelung, hat eine trapezförmige Form und ist etwa 170 mm mal 170 mm groß. Es wird eine 0,76 mm dicke PVB-Zwischenschicht mit Sonnenschutz blauer Gradiententönung verwendet. Die AS1-Linie befindet sich im Sichtfeld der Kamera. Ein Ausschnitt, der 10 mm größer als die Öffnung in der schwarzen Verdunkelung 6 ist, wird in die Kunststoff-Verbundzwischenlage PVB 4 eingebracht. Der Ausschnitt PVB wird entfernt und nicht verwendet. Ein Einsatz 22, der auf die ungefähre Größe des Ausschnitts zugeschnitten ist, wird aus einem thermisch stabilen Polymer hergestellt. Der Einsatz wird beim Zusammenbau der gebogenen Glasschichten in die Öffnung eingesetzt. Das zusammengesetzte Laminat wird unter Verwendung von Standard-Automobil-Laminiergeräten verarbeitet, und die Einlage wird zu einem festen Bestandteil des Laminats. Die Oberfläche Nummer vier der inneren Glasschicht 202 wird im Siebdruckverfahren mit einem beheizten Schaltkreis aus Silberfritte bedruckt. Die Schaltung hat eine Leistungsdichte von 15 Watt/dm2. Bei einer Starttemperatur von 20 °C beträgt die maximale Temperatur der Schaltung 65 °C. Für den Einsatz wird eine Polyurethan-Kunststoffzwischenschicht mit einer Tg unter 0 °C und minimaler Überlappung ihres Glasübergangsbereichs mit dem Betriebsbereich der beheizten Schaltung gewählt und verwendet.
2. Die Windschutzscheibe in hat eine Standard-Soda-Kalk-2,5 mm dicke klare Außenglasschicht 201 und 2,1 mm Soda-Kalk-Solargrün-Innenglasschicht 202. Schwarze Fritte 6 wird im Siebdruckverfahren auf Oberfläche zwei und Oberfläche vier gedruckt. Die Schwarzfritte 6 umrahmt den Bereich des Kamerablickfeldes 32 und dient auch dazu, die Grenze zwischen dem PVB und dem Zwischenlageneinsatz 22 im fertigen Laminat zu verdecken. Die Glas 2 Schichten werden thermisch im Schwerkraftbiegeverfahren gebogen. Im Kamerablickfeld des Sichtbereichs 32 wird ein Ausschnitt 8 in die 0,76 mm dicke PVB-Kunststoff-Verbundzwischenschicht 4 eingebracht. Die Öffnung für das Kamerablickfeld 32, in der schwarzen Verdunkelung, hat eine trapezförmige Form und ist etwa 170 mm mal 170 mm groß. Es wird eine 0,76 mm dicke PVB-Zwischenschicht mit Sonnenschutz blauer Gradiententönung verwendet. Die AS1-Linie befindet sich im Sichtfeld der Kamera. Ein rechteckiger Ausschnitt, der bis zum Rand des Glases reicht und 10 mm größer ist als die Öffnung in der schwarzen Verdunkelung 6, wird in die PVB 4-Kunststoff-Verbundzwischenlage eingebracht. Der Ausschnitt PVB wird entfernt und nicht verwendet. Ein Einsatz 22, der auf die ungefähre Größe des Ausschnitts zugeschnitten ist, wird aus einem thermisch stabilen Polymer hergestellt. Der Einsatz wird beim Zusammenbau der gebogenen Glasschichten in die Öffnung eingesetzt. Das zusammengesetzte Laminat wird unter Verwendung von Standard-Automobil-Laminiergeräten verarbeitet, und die Einlage wird zu einem festen Bestandteil des Laminats. Die Oberfläche Nummer vier der inneren Glasschicht 202 wird im Siebdruckverfahren mit einem beheizten Schaltkreis aus Silberfritte bedruckt. Die Schaltung hat eine Leistungsdichte von 15 Watt/dm2. Bei einer Starttemperatur von 20 °C beträgt die maximale Temperatur der Schaltung 65 °C. Für den Einsatz wird eine Polyurethan-Kunststoff-Zwischenschicht mit einer Tg von weniger als -20 °C und minimaler Überlappung ihres Glasübergangsbereichs mit dem Betriebsbereich der beheizten Schaltung gewählt und verwendet.
3. Die Windschutzscheibe in hat eine Standard-Soda-Kalk-2,5 mm dicke klare Außenglasschicht 201 und 2,1 mm Soda-Kalk-Solargrün-Innenglasschicht 202. Schwarze Fritte 6 wird im Siebdruckverfahren auf Oberfläche zwei und Oberfläche vier gedruckt. Die Schwarzfritte 6 umrahmt den Bereich des Kamerablickfeldes 32 und dient auch dazu, die Grenze zwischen dem PVB und dem Zwischenlageneinsatz 22 im fertigen Laminat zu verdecken. Die Glas 2 Schichten werden thermisch im Schwerkraftbiegeverfahren gebogen. Die Windschutzscheibe enthält neben dem Sonnenschutz auch einen Funktionsfilm. Eine zweite Kunststoffverbindungsschicht ist erforderlich, um die gegenüberliegenden Seiten des Funktionsfilms mit den Glasschichten zu verbinden. Es wird eine Folie aus 0,38 klarem PVB ohne Sonnenschutz verwendet, die keine Änderung des Sichtfeldes der Kamera erfordert. Im Kamerablickfeld des Sichtbereichs 32 wird ein Ausschnitt 8 in die 0,76 mm dicke PVB-Kunststoff-Verbundzwischenschicht 4 eingebracht. Die Öffnung für das Kamerablickfeld 32, in der schwarzen Verdunkelung, hat eine trapezförmige Form und ist etwa 170 mm mal 170 mm groß. Es wird eine 0,76 mm dicke PVB-Zwischenschicht mit Sonnenschutz blauer Gradiententönung verwendet. Die AS1-Linie befindet sich im Sichtfeld der Kamera. Ein Ausschnitt, der 10 mm größer als die Öffnung in der schwarzen Verdunkelung 6 ist, wird in die Kunststoff-Verbundzwischenlage PVB 4 eingebracht. Der Ausschnitt PVB wird entfernt und nicht verwendet. Ein Einsatz 22, der auf die ungefähre Größe des Ausschnitts zugeschnitten ist, wird aus einem thermisch stabilen Polymer hergestellt. Der Einsatz wird beim Zusammenbau der gebogenen Glasschichten in die Öffnung eingesetzt.

Die gleichen Schritte werden mit der Kunststoff-Funktionsfilm 12 wiederholt. Im Sichtfeld der Kamera im Bereich 32 wird ein Ausschnitt 28 in die 0,3 mm dicke Kunststoff-Funktionsfilm 12 gemacht. Ein Ausschnitt 28, der 10 mm größer als die Öffnung in der schwarzen Verdunkelung 6 ist. Der Ausschnitt 28 in dem Funktionsfilm wird entfernt und nicht verwendet. Eine Einlage 24, die auf die ungefähre Größe des Ausschnitts 28 zugeschnitten ist, wird aus einer 0,30 mm dicken klaren Kunststofffolie (PU) hergestellt. Die Einlage 24 wird beim Zusammenbau der gebogenen Glasschichten in den Ausschnitt 28 eingelegt.
Das zusammengesetzte Laminat wird unter Verwendung von Standard-Automobil-Laminiergeräten verarbeitet, und die Einlage wird zu einem festen Bestandteil des Laminats. Die Kunststoffzwischenlageneinlage ist mit einer eingebetteten Drahtschaltung versehen, die aus Wolframdraht mit 20 µm Durchmesser besteht. Die Schaltung hat eine Leistungsdichte von 15 Watt/dm2. Bei einer Starttemperatur von 20 °C beträgt die maximale Temperatur der Schaltung 50 °C. Für den Einsatz wird eine Polyurethan-Kunststoffzwischenschicht mit einer Tg unter 0 °C und minimaler Überlappung des Glasübergangsbereichs mit dem Betriebsbereich der Heizschaltung gewählt und verwendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Handbook of optics, Volume 2, McGraw Hill. Temperature dependence of refractive characteristics of optical plastics. S N Kasarova et al 2010 J. Phys.: Conf. Ser. 253 012028. [0016]

Claims

Eine Verbundverglasung, bestehend aus: mindestens zwei Glasschichten, eine äußere Glasschicht und eine innere Glasschicht; einen Widerstandsheizkreis zwischen der äußeren und der inneren Glasschicht, der mindestens einen Teil der inneren oder äußeren Glasschicht erwärmt; mindestens eine Kunststoffschicht, wobei die mindestens eine Kunststoffschicht einen Ausschnittbereich in dem Bereich aufweist, der durch den Widerstandsheizkreis erwärmt wird; eine Einlage zwischen den äußeren und inneren Glasschichten, bestehend aus einer Zwischenschicht mit einem Glasübergangsbereich, der sich über den Betriebsbereich des Heizkreises hinaus erstreckt, und wobei die Einlage eine Dicke aufweist, die etwa die gleiche ist wie die entsprechende Kunststoffschicht; wobei der Einsatz in den Ausschnitt gesetzt wird; und wobei die Kunststoffschicht zwischen den Glasschichten angeordnet ist;
Verbundverglasung nach Anspruch 1, wobei der Abschnitt, in dem sich der Widerstandsheizkreis befindet, dem Kamerafeldbereich des Laminats entspricht.
Laminat nach Anspruch 1, bei dem die ausgeschnittene Kunststoffschicht eine Farbband-Kunststoffverbindungsschicht ist.
Laminat nach Anspruch 1, bei dem die ausgeschnittene Kunststoffschicht einen Funktionsfilm ist.
Das Laminat nach Anspruch 1, bestehend aus einer Einlage, die bis zur Glaskante reicht.
Laminat nach Anspruch 1 mit einer ausgeschnittenen Funktionsfilmschicht ohne entsprechende Einlage
Laminat nach Anspruch 1, wobei das Laminat eine infrarot-reflektierende Beschichtung aufweist.
Laminat nach Anspruch 1, wobei das Laminat eine kalt gebogene Glasschicht umfasst.
Fahrzeug mit dem Laminat nach Anspruch 1.