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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine neue, transparente, farbiges
Licht reflektierende Interferenzschicht.
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Außerdem
betrifft die vorliegende Erfindung ein neues Verfahren zur Herstellung
einer transparenten, farbiges Licht reflektierenden Interferenzschicht.
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Des
Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der neuen,
transparenten, farbiges Licht reflektierenden Interferenzschicht
und der nach dem neuen Verfahren hergestellten transparenten, farbiges
Licht reflektierenden Interferenzschicht zur Beschichtung von Substraten,
insbesondere von Substraten mit hoher Transmission für
sichtbares Licht.
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Stand der Technik
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”Interferenz” ist
die Bezeichnung für Überlagerungserscheinungen
zweier oder mehrerer Wellen, z. B. Licht- oder anderen elektromagnetischen
Wellen oder Schallwellen. Die Interferenz von Licht ist wesentlich
für Interferenzschichten oder Interferenzpigmente, deren
farbgebende Wirkung ganz oder vorwiegend auf dem Phänomen
der Brechung und Reflexion von Licht an dünnen, hoch brechenden
Schichten beruht. Dabei fällt Licht, insbesondere weißes
Licht, auf dünne, semitransparente Schichten mit unterschiedlichen
Brechzahlen und wird dort zum Teil gebrochen oder zum Teil an den
Begrenzungsflächen reflektiert, wobei die Interferenz – unter
Umständen mehrfach – eintritt. Die Intensität
und Wellenlänge des resultierenden Lichts hängt
vor allem von der Dicke einer solchen Interferenzschicht und von
der Beleuchtungs- beziehungsweise Beobachtungsrichtung ab, so dass
das Auge unterschiedliche Intensitäten und Farbtöne
wahrnehmen kann. Für die koloristische Bewertung von Interferenzschichten
sind Messgeräte zu verwenden, die die Winkelabhängigkeit
der Intensitäten des Farbtons berücksichtigen.
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Farbiges
Licht reflektierende Interferenzschichten sind beispielsweise aus
dem amerikanischen Patent
US
4,434,010 bekannt. Sie werden hergestellt durch die abwechselnde
Abscheidung von Schichten aus dielektrischen Materialien mit niedrigen
Brechungsindices und Materialien mit hohen Brechungsindices auf
einem löslichen Trägermaterial wie ein Film aus
Polyvinylalkohol. Beispiele geeigneter Materialkombinationen sind
Magnesiumfluorid und Zinksulfid oder Siliciumdioxid und Titandioxid.
Auch andere dielektrische Materialien wie Germanium-Silicium, Indiumoxid
und Siliciummonoxid, kommen für die Herstellung in Betracht.
Es resultiert somit ein Stapel dielektrischer Materialien, dessen
Design durch (1/2 H L/2)
4 beschrieben werden
kann. Dabei bezeichnen ”L” und ”H” eine
optische Dicke von einem Viertel der Wellenlänge der Schichten
mit niedrigen und hohen Brechungsindices, so dass ”L/2” eine
optische Dicke von einem Achtel der Wellenlänge entspricht.
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Diese
bekannten Interferenzschichten zeigen sehr intensive Farben und
einen ausgesprochen starken Farbtonflop, beispielsweise von Gold
nach Blau. Sie werden zur Herstellung von optisch variablen Pigmenten (OVP)
verwendet. Zu diesem Zweck wird das lösliche Trägermaterial
aufgelöst, wobei die Interferenzschicht zerbricht und die
OVP entstehen. Wegen ihres starken Farbtonflops werden die OVP insbesondere
in Sicherheitstinten zur Herstellung von fälschungssicheren
Merkmalen beispielsweise auf Geldscheinen verwendet.
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Sollen
die Interferenzschichten großflächig auf Substrate
aufgebracht werden, müssen die Laminate aus löslichem
Trägermaterial und Interferenzschicht mit der freien Seite
der Interferenzschicht auf das Substrat aufgeklebt oder heiß aufgepresst
werden, wonach das lösliche Trägermaterial entfernt
wird.
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Wegen
ihres hohen Deckvermögens sind die OVP für die
Beschichtung von Gegenständen mit hoher Transmission für
sichtbares Licht, wie z. B. Windschutzscheiben, nicht geeignet.
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Aus
der internationalen Patentanmeldung
WO 2004/074531 A2 sind
Beschichtungen für transparente Gegenstände wie
Fensterglas oder Verbundsicherheitsglas bekannt, die IR- und/oder
UV-Strahlung blockieren, aber sichtbares Licht durchlassen. Die
Beschichtung besteht aus einer Schicht aus CrTiN
x eine
Dicke von 5 bis 90 nm zwischen zwei dielektrischen Schichten aus
Siliciumnitrid einer Dicke von 10 bis 90 nm. Die Beschichtung zeigt
auf klaren monolithischen Glassubstraten, von der Glasseite her
gesehen, eine Farbreflexion (CIELAB, Lichtart C).
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Aus
dem amerikanischen Patent
US
6,265,076 B1 sind Antireflexionsschichten bekannt, die
für sichtbares Licht durchlässig sind. Sie dienen
insbesondere der Beschichtung von Windschutzscheiben, die unter einem
Winkel, der weit vom Normalwinkel abweicht, betrachtet werden. Wegen
der in immer spitzeren Winkeln eingebauten Windschutzscheiben werden
nämlich immer höhere Anteile des sichtbaren Lichts
vom Armaturenbrett zur Innenseite der Windschutzscheibe reflektiert
und gelangen von da aus in die Augen des Fahrers und der Insassen
auf den vorderen Sitzen, was sich störend bemerkbar macht
und deshalb die Sicherheit beeinträchtigt. Die Beschichtung
besteht aus einer ersten dielektrischen Schicht aus einem Metalloxid
mit einem Brechungsindex n von 1,8 bis 2,6, wie Zinnoxid, Titandioxid,
mit Fluor dotiertes Zinnoxid, Aluminiumoxid, Tantaloxid oder gemischte
Metalloxide oder Oxinitride, und einer zweiten dielektrischen Schicht
aus einem Metalloxid mit einem Brechungsindex n von 1,44 bis 1,6,
wie Siliciumdioxid, wobei die Dicke der Metalloxidschichten so gewählt
wird, dass die Reflektivität der beschichteten Windschutzscheibe
bei einem vorgewählten, vom Normalwinkel abweichenden Betrachtungswinkel
mindestens 3% geringer ist als die Reflektivität der unbeschichteten
Windschutzscheibe. Zwischen dem Glassubstrat und der Beschichtung
kann sich noch eine Barriereschicht aus Siliciumdioxid befinden.
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Aus
Beispiel 1 geht einer Antireflexionsschicht hervor, die aus einer
18,5 nm dicken Siliciumdioxidschicht, einer 105 nm dicken Schicht
aus mit Fluor dotiertem Zinnoxid und einer 110 nm dicken Siliciumdioxidschicht
besteht. Die Dicke der Schichten ist so ausgewählt, dass
die Reflektivität bei einem Betrachtungswinkel von 60° minimiert
wird. Eine solche Antireflexionsschicht eignet sich insbesondere
für eine Windschutzscheibe, die in einem Winkel von 58° bis
60° installiert wird. Bei Betrachtung unter dem Normalwinkel
hierzu weist die beschichtete klare Floatglasscheibe einer Dicke
von 3,137 mm des Beispiels 1 eine Transmission für sichtbares
Licht von 90,8% und bei einem Beobachtungswinkel von 2° eine
Farbe mit a* = –1,33 und b* = 3,35 gemäß CIELAB
(Beleuchtung C) auf. Die Reflektivität in der Normalen
liegt bei 6,4% mit einem a*-Wert von 0,8 und einem b*-Wert von –14,7.
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Aus
dem amerikanischen Patent
US
6,165,598 ist ein beschichteter Glasgegenstand bekannt,
der mit einer Antireflexionsschicht beschichtet ist, die die Farbe
und die Irideszenz unterdrückt. Sie umfasst eine die Irideszenz
und die Farbe unterdrückende Schicht direkt auf dem Glassubstrat,
die eine Einzelschicht oder eine Doppelschicht, beispielsweise aus
einer Zinnoxidschicht und einer Siliciumdioxidschicht, sein kann.
Die Einzelschicht hat vorzugsweise eine Dicke von einem Viertel
der Design-Wellenlänge von 500 nm. Die Dicken der Schichten
der Doppelschicht werden so gewählt, dass die Doppelschicht
eine optische Dicke von einem sechzehntel bis einem zwölftel
der Design-Wellenlänge von 500 nm hat.
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Auf
der vorstehend beschriebenen Schicht befindet sich eine erste Schicht
aus einem dielektrischen Material und hierauf eine zweite Schicht
aus einem anderen dielektrischen Material, wobei das dielektrische Material
der ersten Schicht einen Brechungsindex n aufweist, der mindestens
0,2 höher ist als der Brechungsindex des Materials der
ersten Schicht. Vorzugsweise weist die erste dielektrische Schicht
einen Brechungsindex n von 1,8 bis 2,6 und die zweite dielektrische
Schicht einen Brechungsindex n von 1,25 bis 1,65 auf. Vorzugsweise
liegen die Dicken der ersten und zweiten Schichten bei 70 bis 150
nm.
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Beispielsweise
können die Beschichtungen wie folgt aufgebaut sein:
- – 21 nm Zinnoxid/23,5 nm Siliciumdioxid//80
nm mit Fluor dotiertes Zinnoxid/90 nm Siliciumdioxid (Beispiel 6)
oder
- – 17,5 nm Zinndioxid/30 nm Siliciumdioxid//100 nm Titandioxid/72,5
nm Siliciumdioxid (Beispiel 7).
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Die
beschichteten Gegenstände weisen eine ästhetisch
neutrale Farbe in der Reflexion auf. Die Farbe wird vorzugsweise
im CIELAB-Farbenraum angegeben mit a* = 6 bis –6 und b*
= 6 bis –6. Die Farbsättigung c* (c* = Quadratwurzel
aus a*2 + b*2) ist
verknüpft mit dem Auftreten von Irideszenz. Wenn c* < 12 Einheiten ist,
tritt keine Irideszenz auf.
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Aus
der europäischen Patentanmeldung
EP 0 510 690 A1 sind Antireflexionsschichten
bekannt, die eine erste Schicht aus Si
1-xQ
x mit Q = Wasserstoff und x = 0 bis 0,5 oder
Q = Stickstoff und x = 0 bis 0,58, eine Gradientenschicht aus Si
1-xQ
xO
y auf
der ersten Schicht, worin mit dem Abstand zum Substrat der Index
y von 0 bis 2 ansteigt, und eine dritte Schicht aus Siliciumdioxid
enthalten. Vorzugsweise ist die erste Schicht 1 bis 8 nm dick, wenn
der Index x = 0. Die Gradientenschicht ist vorzugsweise 1 bis 350
nm dick. Die dritte Schicht ist vorzugsweise 10 bis 500 nm dick.
Die Antireflexionsschichten sind transparent und weisen eine hervorragende
Antireflexionswirkung und eine sehr gute Haftung auf Glas auf.
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Nicht
zuletzt sind Antireflexionsschichten mit dem Aufbau Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid
bekannt. Sie können in einfacher und sehr gut reproduzierbarer
Weise großflächig auf Substraten wie Flachglas
hergestellt werden und sind gut verformbar, temperaturbeständig
und kratzfest.
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Wegen
dieses vorteilhaften Eigenschaftsprofils wäre es wünschenswert,
Schichten dieser Art so auszulegen, dass sie mit Vorteil als transparente,
farbiges Licht reflektierende Interferenzschichten verwendet werden
können. Indes ergeben sich aus dem Stand der Technik keinerlei
Anregungen und Hinweise darauf, durch welche Abwandlungen des Designs
diese Aufgabe erfüllt werden könnte.
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Aufgabe der Erfindung
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Der
vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zu Grunde, eine neue, transparente,
farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht bereitzustellen,
die durch Brechung, Interferenz und Reflexion Licht einer bestimmten
Farbe erzeugt. Dabei soll es die neue Interferenzschicht ermöglichen,
jede bunte Farbe im Spektrum des sichtbaren Lichts zu erzeugen.
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Sie
soll gut verformbar sein und eine besonders hohe Haftfestigkeit
auf Substraten wie Glas aufweisen, so dass sie beispielsweise bei
der Herstellung von geformten Glasscheiben, wie sie in Verbundsicherheitsglasscheiben
vorliegen, nicht reißt, splittert und/oder großflächig
delaminiert.
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Außerdem
soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer temperaturbeständig
sein, so dass sie auch bei Temperaturen > 50°C nicht geschädigt
wird. Damit einhergehend, soll sie auch rasche und/oder extreme
Temperaturwechsel sehr gut verkraften.
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Des
Weiteren soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer
witterungsbeständig sein, so dass sie auch durch die Kombination
von intensiver Sonnenstrahlung und extremer Luftfeuchtigkeit nicht
geschädigt wird.
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Ferner
soll sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer chemisch
beständig sein, so dass sie auch nicht durch sauren Regen,
Vogelkot, Baumharz, organische Lösemittel, Streusalz oder
Reinigungsmittel beschädigt wird.
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Ferner
sollen sie kratzfest sein, so dass sie nicht durch die mechanische
Einwirkung, wie sie beispielsweise von Scheibenwischern, Putztüchern,
Bürsten insbesondere Bürsten von Autowaschanlagen,
oder Staubkörnern oder Steinen ausgeübt wird,
beschädigt wird.
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Insgesamt
soll sich der durch die Interferenzschicht eingestellte Farbton
während der Gebrauchsdauer nicht oder nur in vernachlässigbar
geringem Ausmaß verändern.
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Die
neue Interferenzschicht soll sich in einfacher und sehr gut reproduzierbarer
Weise großflächig herstellen lassen.
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Nicht
zuletzt soll sich die neue Interferenzschicht für die Beschichtung
der unterschiedlichsten Substrate, vorzugsweise von transparenten
Substraten, insbesondere von Substraten mit hoher Transmission im sichtbaren
Spektralbereich und speziell von Substraten aus Kunststoff, Glas
und/oder natürlichen und synthetischen Mineralien eignen.
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Die
betreffenden beschichteten transparenten Substrate, insbesondere
die beschichteten Substrate mit hoher Transmission im sichtbaren
Spektralbereich, sollen sich hervorragend als Verglasungen im Transportwesen,
Sicherheitswesen und Bauwesen oder für die Herstellung
solcher Verglasungen eignen.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Demgemäß wurde
die neue, transparente, farbiges Licht reflektierende Interferenzschicht
einer Gesamtschichtdicke von 200 bis 600 nm gefunden, die zumindest
die folgenden dielektrischen Schichten, in der angegebenen Reihenfolge übereinander
liegend, umfasst:
- (A) eine transparente Schicht,
bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8,
- (B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
- (C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n > 1,8, und
- (D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
wobei die
Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt
sind, dass die Interferenzschicht das einfallende sichtbare Licht
in der gewünschten Farbe reflektiert.
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Im
Folgenden wird die neue, transparente, sichtbares Licht reflektierende
Interferenzschicht als »erfindungsgemäße
Interferenzschicht« bezeichnet.
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Außerdem
wurde das neue Verfahren zur Herstellung einer transparenten, sichtbares
Licht reflektierenden Interferenzschicht einer Gesamtschichtdicke
von 200 bis 600 nm gefunden, bei dem man auf ein temporäres
oder permanentes Substrat zumindest die folgenden dielektrischen
Schichten in der angegebenen oder in der umgekehrten Reihenfolge
appliziert:
- (A) eine transparente Schicht,
bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8,
- (B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
- (C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n > 1,8, und
- (D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
wobei die
Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt
werden, dass die resultierende Interferenzschicht das einfallende
sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
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Im
Folgenden wird das neue Verfahren zur Herstellung einer transparenten,
sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschicht als »erfindungsgemäßes
Verfahren« bezeichnet.
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Nicht
zuletzt wurde die neuartige Verwendung der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht und der mithilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellten, transparenten, sichtbares Licht reflektierenden
Interferenzschicht für die Beschichtung von Substraten,
vorzugsweise von transparenten Substraten und insbesondere von Substraten
mit hoher Transmission für sichtbares Licht gefunden, was
im Folgenden als »erfindungsgemäße Verwendung« bezeichnet
wird.
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Vorteile der Erfindung
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Im
Hinblick auf den Stand der Technik war es überraschend
und für den Fachmann nicht vorhersehbar, dass die Aufgabe,
die der vorliegenden Erfindung zugrunde lag, mithilfe der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht, des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Verwendung gelöst
werden konnte.
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Insbesondere
war es überraschend, dass mithilfe der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht und der mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellten Interferenzschicht durch Brechung, Interferenz
und Reflexion sichtbares Licht jeder bunten Farbe erzeugt werden
konnte.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht
waren sehr gut verformbar und wiesen eine hervorragende Haftung
auf Substraten wie Glas auf, so dass sie beispielsweise bei der
Herstellung von gebogenen Glasscheiben, wie sie beispielsweise in Windschutzscheiben
aus Verbundsicherheitsglas verwendet werden, nicht rissen, splitterten
und/oder großflächig delaminierten.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Interferenzschicht
waren während ihrer gesamten Gebrauchsdauer, die beispielsweise
der üblichen Gebrauchsdauer von Windschutzscheiben für
Kraftfahrzeuge oder von Verglasungen im Bauwesen entspricht, temperaturbeständig,
so dass sie auch nicht bei Temperaturen > 50°C geschädigt wurden.
Damit einhergehend, verkrafteten sie auch hervorragend rasche und/oder
extreme Temperaturwechsel. Dabei waren sie auch während
ihrer gesamten Gebrauchsdauer witterungsbeständig, so dass
sie auch nicht durch die Kombination von intensiver Sonnenstrahlung
und extremer Luftfeuchtigkeit geschädigt wurden.
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Ferner
waren sie während ihrer gesamten Gebrauchsdauer chemisch
beständig, so dass sie auch nicht durch die Einwirkung
aggressiver Stoffe, wie saurer Regen, Vogelkot, Baumharz, organische
Lösemittel, Streusalz oder Reinigungsmittel beschädigt
wurden.
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Ferner
waren sie kratzfest, so dass sie auch nicht durch die mechanische
Einwirkung, wie sie beispielsweise durch Scheibenwischer, Putztücher,
Bürsten insbesondere Bürsten von Autowaschanlagen, Staubkörner
oder Steine hervorgerufen wird, beschädigt wurden.
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Insgesamt änderte
sich der jeweils eingestellte Farbton der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht und der mithilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellten Interferenzschicht während ihrer
Gebrauchsdauer nicht oder nur in vernachlässigbar geringem
Ausmaß.
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Des
Weiteren überraschte, dass das erfindungsgemäße
Verfahren großflächige, transparente, sichtbares
Licht reflektierende Interferenzschichten, insbesondere erfindungsgemäße
Interferenzschichten, mit hervorragendem Eigenschaftsprofil in einfacher
und sehr gut reproduzierbarer Weise lieferte.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht und die mithilfe
des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte
Interferenzschicht waren im Rahmen der erfindungsgemäßen
Verwendung hervorragend für die Beschichtung der unterschiedlichsten
Substrate, vorzugsweise von transparenten Substraten, insbesondere
von Substraten mit hoher Transmission im sichtbaren Spektralbereich
und speziell von Substraten aus Kunststoff, Glas und/oder natürlichen
und synthetischen Mineralien, geeignet.
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Die
betreffenden beschichteten transparenten Substrate ließen
sich vielfältig verwenden. Insbesondere waren sie hervorragend
als Verglasungen im Transportwesen, Sicherheitswesen und Bauwesen
oder für deren Herstellung geeignet.
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Ausführliche Beschreibung
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht ist transparent.
Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht
das einfallende Licht nicht vollständig reflektiert und
streut, sondern einen Teil hiervon durchlässt.
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Das
von der Interferenzschicht reflektierte Licht ist farbig. Dies ist
darauf zurückzuführen, dass vom gesamten eingestrahlten
Licht Licht einer bestimmte Wellenlänge oder eines bestimmten
Wellenlängenbereichs durch destruktive Interferenz gelöscht
wird, wogegen das Licht der anderen Wellenlängen erhalten bleibt.
Wird beispielsweise weißes Licht eingestrahlt und wird
dessen Blauanteil durch destruktive Interferenz gelöscht,
erscheint das reflektierte Licht in der Komplementärfarbe
Gelb.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht hat eine Gesamtschichtdicke
von 200 bis 600 nm, vorzugsweise 250 bis 550 nm, besonders bevorzugt
300 bis 500 nm und insbesondere 300 bis 450 nm.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht umfasst zumindest
vier transparente dielektrische Schichten (A), (B), (C) und (D),
die in dieser Reihenfolge übereinander liegen.
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Die
transparente Schicht (A) besteht aus einem dielektrischen Material
eines Brechungsindex n > 1,8, vorzugsweise
1,8 bis 2,6, bevorzugt 1,8 bis 2,2 und insbesondere 2.
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Die
transparente Schicht (B) besteht aus einem dielektrischen Material
eines Brechungsindex n von 1,4 bis 1,65, vorzugsweise 1,4 bis 1,5.
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Die
transparente Schicht (C) besteht aus einem dielektrischen Material,
dessen Brechungsindex n in demselben Bereich liegt wie der Brechungsindex
n der Schicht (A), wobei die beiden Brechungsindices n genau gleich
oder voneinander verschieden sein können.
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Die
transparente Schicht (D) besteht aus einem dielektrischen Material
dessen Brechungsindex n in demselben Bereich liegt wie der Brechungsindex
n der Schicht (C), wobei die beiden Brechungsindices n genau gleich
oder voneinander verschieden sein können.
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Dabei
können die dielektrischen Materialien der Schichten (A)
und (C) gleich oder voneinander verschieden sein. Vorzugsweise werden
die gleichen dielektrischen Materialien verwendet.
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Ebenso
können die dielektrischen Materialien der Schichten (B)
und (D) gleich oder verschieden voneinander sein. Vorzugsweise werden
die gleichen dielektrischen Materialien verwendet.
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Im
Grunde kommen für den Aufbau der Schichten (A) und (C)
alle transparenten dielektrischen Materialien in Betracht, die einen
Brechungsindex n in dem vorstehend angegebenen Bereich haben. Beispiele
geeigneter dielektrischer Materialien dieser Art sind aus dem amerikanischen
Patent
US 6,165,598 ,
Spalte 4, Zeilen 54 bis 67, bekannt. Insbesondere wird Siliciumnitrid
verwendet.
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Für
den Aufbau der Schichten (B) und (D) kommen alle transparenten dielektrischen
Materialien in Betracht, die einen Brechungsindex n in dem vorstehend
angegebenen Bereich haben. Beispiele geeigneter dielektrischer Materialien
sind die Modifikationen von Siliciumdioxid. Insbesondere wird amorphes
Siliciumdioxid verwendet.
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Erfindungsgemäß sind
die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt,
dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht das
einfallende sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
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Ausgehend
von der ausgewählten Farbe, der ausgewählten Anzahl
der Schichten und den ausgewählten Materialien mit ihren
bekannten Brechungsindices n kann der Fachmann die Schichtdicken
in einfacher Weiser unter Zuhilfenahme üblicher und bekannter
Simulationsprogramme berechnen.
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Das
Verhältnis der Schichtdicken [(A) + (B)]:[(C) + (D)] kann
breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls
angepasst werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,2 bis 1,5, bevorzugt
0,25 bis 1,4 und insbesondere 0,3 bis 1,3.
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Auch
das Verhältnis der Schichtdicken (A):(B) kann breit variieren
und daher hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst
werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,1 bis 1, bevorzugt 0,15 bis
0,95 und insbesondere 0,2 bis 0,9.
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Des
Weiteren kann das Verhältnis der Schichtdicken (C):(D)
sehr breit variieren und daher hervorragend den Erfordernissen des
Einzelfalls angepasst werden. Vorzugsweise liegt es bei 0,05 bis
8 und insbesondere 0,1 bis 8.
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Demnach
können auch die Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C)
und (D) breit variiert und so den Erfordernissen des Einzelfalls
angepasst werden.
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Vorzugsweise
liegt die Dicke der Schicht (A) bei 20 bis 100 nm und insbesondere
20 bis 90 nm.
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Vorzugsweise
liegt die Dicke der Schicht (B) bei 20 bis 180 nm und insbesondere
20 bis 170 nm.
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Vorzugsweise
liegt die Dicke der Schicht (C) bei 100 bis 200 nm und insbesondere
110 bis 190 nm.
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Vorzugsweise
liegt die Dicke der Schicht (D) bei 20 bis 200 nm und insbesondere
20 bis 190 nm.
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Auf
der Schicht (D) kann sich noch eine Schicht (E) aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n > 1,8
befinden. Als dielektrische Materialien kommen die vorstehend beschriebenen
Materialien, insbesondere aber Siliciumnitrid, in Betracht. Sofern
sie mit verwendet wird, kann der Fachmann die Dicke der Schicht
(E) ebenfalls in einfacher Weise unter Zuhilfenahme üblicher
und bekannter Simulationsprogramme ermitteln.
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Eine
solche zusätzliche Schicht (E) wird vorzugsweise dann verwendet,
wenn eine Grenzfläche zwischen der Schicht (D) und einem
Material mit dem gleichen Brechungsindex n wie der der Schicht (D)
vermieden werden soll.
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Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht kann mithilfe üblicher
und bekannter Verfahren zur Erzeugung dünner Schichten
hergestellt werden. Vorzugsweise wird sie mithilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens hergestellt.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung
von anderen transparenten, sichtbares Licht reflektierenden Interferenzschichten
verwendet werden. Vorzugsweise wird es indes zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht eingesetzt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zumindest
die folgenden dielektrischen Schichten in der angegebenen oder in
der umgekehrten Reihenfolge auf ein temporäres oder permanentes
Substrat appliziert:
- (A) eine transparente
Schicht, bestehend aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8,
- (B) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
- (C) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n > 1,8, und
- (D) eine transparente Schicht, bestehend aus einem dielektrischen
Material eines Brechungsindex n = 1,4 bis 1,65,
wobei die
Schichtdicken der Schichten (A), (B), (C) und (D) so eingestellt
werden, dass die resultierende Interferenzschicht das einfallende
sichtbare Licht in der gewünschten Farbe reflektiert.
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Vorzugsweise
werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die
vorstehend beschriebenen Schichten (A), (B), (C) und (D) sowie gegebenenfalls
(E) erzeugt.
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Temporäre
Substrate sind Substrate, von denen die erfindungsgemäße
Interferenzschicht wieder abgelöst werden kann. Beispiele
geeigneter temporärer Substrates sind in Wasser oder organischen
Lösemitteln lösliche Kunststofffolien, die mithilfe
der entsprechenden Lösemittel aufgelöst werden
können, sowie Folien aus Kunststoff, Metall oder Glas,
die mit einer Release-Schicht versehen sind, die das Ablösen
der erfindungsgemäßen Interferenzschicht erleichtert.
Die abgelöste erfindungsgemäße Interferenzschicht
kann zerkleinert und als Interferenzpigment verwendet werden.
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Vorzugsweise
wird die erfindungsgemäße Interferenzschicht auf
permanente Substrate appliziert. ”Permanent” bedeutet,
dass die erfindungsgemäße Interferenzschicht mit
den betreffenden Substraten auf Dauer haftfest verbunden ist, so
dass sie sich nicht mehr hiervon ablösen lässt,
ohne dabei beschädigt oder zerstört zu werden.
Die resultierenden beschichteten Substrate können daher
im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung verwendet
werden oder zur Herstellung von Gegenständen eingesetzt
werden, die im Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung
verwendet werden können.
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Die
permanenten Substrate können transparent oder opak sein.
Sie können die unterschiedlichsten Materialien, wie Metalle,
Kunststoffe, Gläser und/oder natürliche und synthetische
Mineralien, enthalten oder hieraus bestehen. Vorzugsweise sind sie
transparent. Bevorzugt haben sie eine hohe Transmission für
sichtbares Licht.
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Besonders
bevorzugt ist die Transmission für sichtbares Licht > 70%, insbesondere > 80%.
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Vorzugsweise
enthalten die transparenten Substrate, insbesondere die Substrate
mit hoher Transmission für sichtbares Licht, Kunststoffe,
Gläser und/oder natürliche oder synthetische Mineralien,
bevorzugt Gläser, insbesondere Flachglas, oder sie bestehen
hieraus.
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Die
permanenten Substrate können die unterschiedlichsten dreidimensionalen
Formen aufweisen; vorzugsweise sind sie aber planar, wobei sie für
die spätere erfindungsgemäße Verwendung
geformt, insbesondere gebogen oder gewölbt, und/oder mit
anderen Gegenständen verbunden werden können.
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Für
die Applikation der Schichten (A), (B), (C) und (D) sowie gegebenenfalls
(E) können die üblichen und bekannten Verfahren
und Vorrichtungen zur Abscheidung dünner Schichten verwendet
werden. Bevorzugt werden additive Verfahren, wie sie für
die Vergütung von Glas eingesetzt werden, und hierfür
geeignete Vorrichtungen angewandt. Beispiele für solche
Verfahren sind Vakuumbeschichtung durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung
(Sputtern), Beschichtung durch Gasphasenreaktion, wie chemische
Gasphasenabscheidung oder Sprühverfahren, oder Beschichtung
durch flüssige Medien, wie Tauchverfahren oder Sol-Gel-Verfahren
(vgl. Römpp Online 2008, »Glas«,
Tabelle 4). Bevorzugt werden die Schichten durch physikalische
Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, PVD; vgl. Römpp
Online 2008, »Gasphasenabscheidung«) hergestellt.
Die Verfahren können diskontinuierlich oder kontinuierlich
durchgeführt werden.
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Im
Rahmen der erfindungsgemäßen Verwendung dienen
die erfindungsgemäßen Interferenzschichten und
die mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens
hergestellten Interferenzschichten der Beschichtung der vorstehend
beschriebenen Substrate.
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Die
beschichteten Substrate, insbesondere die beschichteten transparenten
Substrate, können in vielfältiger Weise verwendet
werden. Beispielsweise können sie im Transportwesen, im
Sicherheitswesen und im Bauwesen verwendet werden. Bevorzugt handelt
es sich bei den beschichteten transparenten Substraten, die in dieser
Weise eingesetzt werden, um farbige, monolithische Glasbauteile
und farbige Glasbauteile aus Verbundsicherheitsglas, die zur Herstellung
von Türen, Fenstern, Möbeln, Heizungen u. a. zur
Verwendung im Innen- und Außenbereich eingesetzt werden
können.
-
Besonders
bevorzugt werden die beschichteten transparenten Substrate als Fensterscheiben,
bevorzugt von Fensterscheiben für Transportfahrzeuge, insbesondere
Kraftfahrzeuge, oder für deren Herstellung verwendet. Dabei
kann es sich um Windschutzscheiben, Seitenscheiben und Rückscheiben
handeln.
-
Zu
diesem Zweck können die beschichteten transparenten Substrate
mit weiteren funktionalen Schichten, wie UV- oder IR-Reflexionsfolien,
Tönungsfolien, Wärmeschutz- oder -absorptionsfolien,
elektrisch leitfähige Schichten, farbgebende Schichten,
Schichten, die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds steigern,
Barriereschichten zur Unterdrückung der Diffusion von Alkalimetallionen
aus Glas und Antireflexionsschichten, verbunden werden.
-
Insbesondere
werden Schichten, die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds
steigern, verwendet. Dabei kann es sich um Haftschichten, Verbundfolien,
mechanische Energie absorbierende Folien und selbst heilende Folien
aus Gießharzen, wie härtbare Epoxidharze, oder
um thermoplastische Kunststoffe, wie Polyvinylbutyral, PVB, Poly(ethylen-vinylacetat),
EVA, Polyethylenterephthalat, PET, Polyvinylchlorid, PVC, Ionomerharze
auf der Basis von Ethylen und/oder Propylen und alpha,beta-ungesättigten
Carbonsäuren oder Polyurethan, PU, wie sie beispielsweise
aus der deutschen Übersetzung des europäischen
Patents
EP 0 847 965
B1 mit dem Aktenzeichen
DE 697 31 2 168 T2 , Seite 8, Absätze
[0054] und [0055], oder den internationalen Patentanmeldungen
WO 2005/042246 A1 ,
WO 2006/034346 A1 und
WO 2007/149082 A1 bekannt
sind, handeln.
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Bei
dieser Verwendung zeigen die beschichteten Substrate, insbesondere
die mit der erfindungsgemäßen Interferenzschicht
beschichteten Fensterscheiben, besondere optische Effekte.
-
Hat
das beschichtete transparente Substrat, insbesondere das Glassubstrat
der Fensterscheiben, eine besonders hohe Transmission für
sichtbares Licht, wie dies bei klarem Glas der Fall ist, dann kann
das durchscheinende Licht sehr leicht das reflektierte Licht überstrahlen,
wenn die beschichteten Substrate, insbesondere die beschichteten
Fensterscheiben, vor einem hellen Hintergrund platziert werden.
Indes sind die Innenräume von Kraftfahrzeugen wegen der überwiegend
dunkel gefärbten Armaturenbretter, Seitenverkleidungen,
Himmel und Sitze insgesamt dunkel, so dass die Farbe wieder sehr
gut zum Vorschein kommt, wobei je nach Blickwinkel und äußeren
und inneren Lichtverhältnissen der Farbeindruck in ästhetisch
angenehmer Weise variieren kann.
-
Die
beschichteten transparenten Substrate, insbesondere die Fensterscheiben
auf der Basis von Glassubstraten einer besonders hohen Transmission
für sichtbares Licht, zeigen auf ihrer Innenseite ebenfalls eine
Färbung, die von dem Licht, das durch die erfindungsgemäße
Interferenzschicht hindurch scheint, hervorgerufen wird. Wird beispielsweise
grünes Licht reflektiert, ist die Farbe des Lichts in der
Transmission violett. Wird beispielsweise goldenes Licht reflektiert,
ist die Farbe des Lichts in der Transmission cyan. Wird beispielsweise
violettes Licht reflektiert, ist die Farbe des Lichts in der Transmission
grün.
-
Vorzugsweise
wird diese Farbe der Transmission neutralisiert. Dies kann dadurch
geschehen, dass auf der der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht abgewandten Seite des Glassubstrats eine Schicht
aus Metallnanopartikeln aufgetragen wird.
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Es
können auch entsprechend getönte Schichten, vorzugsweise
auf der Basis der vorstehend beschriebenen Folien und Schichten,
bevorzugt getönte Glassubstrate oder Kunststoffschichten,
insbesondere getönte Polyvinylbutyralfolien, verwendet
werden, die die Komplementärfarbe der Farbe des transmittierten Lichts
aufweisen. So kann beispielsweise transmittiertes grünes
Licht mittels violett gefärbter Schichten, transmittiertes
cyanfarbenes Licht mittels goldfarbener Schichten oder transmittiertes
violettes Licht mittels grüner Schichten neutralisiert
werden.
-
Ganz
besondere Vorteile zeigt die erfindungsgemäße
Interferenzschicht, insbesondere die nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Interferenzschicht, wenn sie in Verbundsicherheitsglasscheiben eingesetzt
wird, die eine erste flache oder gebogene oder gewölbte äußere
Glasscheibe, eine Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral und eine
passgerecht geformte zweite, innere Glasscheibe umfassen. Der allgemeinen Konvention
folgend, wird die äußere Oberfläche der
ersten Glasscheibe als Oberfläche 1, die innere Oberfläche
der ersten Glasscheibe als Oberfläche 2, die der Zwischenschicht
zugewandten Seite der zweiten Glasscheibe als Oberfläche
3 und die gegenüberliegende freie Oberfläche der
zweiten Glasscheibe als Oberfläche 4 bezeichnet.
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Vorzugsweise
befindet sich die erfindungsgemäße Interferenzschicht
oder die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Interferenzschicht auf der Oberfläche 1. In
diesem Falle müssen die Schichten (A) bis (D) bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren in der angegebenen Reihenfolge appliziert werden.
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Die
Interferenzschicht kann sich aber auch auf der Oberfläche
2 oder 3 befinden.
-
Befindet
sich die Interferenzschicht auf der Oberfläche 2, ist die
vorstehend beschriebene Schicht (A) am weitesten hiervon entfernt,
während die Schichten (D) ihr am nächsten liegt.
Demzufolge müssen bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren die Schichten in umgekehrter Reihenfolge, d. h. (D) bis
(A), appliziert werden.
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Befindet
sich die Interferenzschicht auf der Oberfläche 3, ist die
Schicht (A) wieder unmittelbar mit der Oberfläche 3 verbunden,
so dass die Schichten (A) bis (D) bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ebenfalls in der angegebenen Reihenfolge appliziert werden
müssen.
-
In
diesen beiden Fällen muss außerdem dafür
gesorgt werden, dass die Schicht (D), die einen Brechungsindex n
in demselben Bereich wie Glas oder PVB hat, nicht unmittelbar an
die Oberfläche 2 beziehungsweise an die Oberfläche
von PVB angrenzt. Dies kann entweder dadurch gewährleistet
werden, dass auf die Schicht (D) noch eine Schicht (E), die, wie
vorstehend beschrieben, einen Brechungsindex n > 1,8 aufweist, aufgetragen wird oder aber
diese Bedingung ist zwangsweise aufgrund des Aufbaus der erfindungsgemäßen Interferenzschicht
erfüllt.
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Die
vorstehend beschriebenen neuen Verbundsicherheitsglasscheiben weisen
besondere Vorteile wie eine hohe, für die Verwendung in
Kraftfahrzeugen ausreichende Transmission und in der Reflektion
eine ästhetisch besonders angenehme Farbe auf. Sie sind
kratzfest, thermisch stabil, witterungsbeständig und chemisch
beständig. Der durch die Interferenzschicht eingestellte
Farbton ändert sich im Laufe der Zeit nicht oder nur in
vernachlässigbar geringem Ausmaß. Die neuen Verbundsicherheitsglasscheiben
haben daher eine besonders lange Lebensdauer, die der üblichen
Gebrauchsdauer von Kraftfahrzeugen entspricht.
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Im
Folgenden wird der erfindungsgemäße Gegenstand
anhand der 1 und 2 beispielhaft
erläutert. Bei den 1 und 2 handelt
es sich um schematische Darstellungen, die das Prinzip der Erfindung veranschaulichen
sollen. Die schematischen Darstellungen brauchen daher nicht maßstabsgetreu
zu sein. Die dargestellten Größenverhältnisse
müssen daher auch nicht den bei der Ausübung der
Erfindung in der Praxis angewandten Größenverhältnissen
entsprechen.
-
Die 1 zeigt
ein Substrat, das mit einer erfindungsgemäßen
Interferenzschicht beschichtet ist, im Querschnitt.
-
Die 2 zeigt
einen Verbund, der ein Substrat umfasst, das eine erfindungsgemäße
Interferenzschicht enthält, im Querschnitt.
-
1
- 1a
- beschichtetes
transparentes Substrat,
- 2
- transparentes
Substrat,
- 3
- transparente
Schicht (A) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8,
- 4
- transparente
Schicht (B) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n = 1,4 bis 1,65,
- 5
- transparente
Schicht (C) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8 und
- 6
- transparente
Schicht (D) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n = 1,4 bis 1,65
-
2
- 1b
- Verbund,
umfassend ein Substrat, das mit einer erfindungsgemäßen
Interferenzschicht beschichtet ist,
- 2
- transparentes
Substrat,
- 3
- transparente
Schicht (A) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8,
- 4
- transparente
Schicht (B) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n = 1,4 bis 1,65,
- 5
- transparente
Schicht (C) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n > 1,8 und
- 6
- transparente
Schicht (D) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex
n = 1,4 bis 1,65
- 7
- Schicht
(E) aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex n > 1,8,
- 8
- Schicht,
die die strukturelle Festigkeit des gesamten Verbunds steigert,
- 9
- transparentes
Substrat,
- O1
- Oberfläche
1 des transparenten Substrats (9),
- O2
- Oberfläche
2 des transparenten Substrats (9),
- O3
- Oberfläche
3 des transparenten Substrats (2) und
- O4
- Oberfläche
4 des transparenten Substrats (2).
-
Bei
dem transparenten Substrat (2) des beschichteten transparenten
Substrats (1a) handelt es sich vorzugsweise um eine Glasscheibe
aus Hartglas oder Floatglas, wie sie beispielsweise in Einscheiben-Sicherheitsgläsern
für den Bausektor oder für die Herstellung von
Verbundsicherheitsglasscheiben, insbesondere für Kraftfahrzeugscheiben,
verwendet wird. Das transparente Substrat (2) weist eine
hohe Transmission für sichtbares Licht, vorzugsweise im
Bereich > 70% auf.
Es kann klar oder getönt sein. Es kann derart getönt
sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße
Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
-
Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht des beschichteten
transparenten Substrats (1a) besteht aus den Schichten
(3) bis (6). Sie weist eine Gesamtschichtdicke
im Bereich von 200 bis 600 nm auf.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten
Schichten (A) (3) und (C) (5) um Siliciumnitrid,
wogegen es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten
Schichten (B) (4) und (D) (6) um Siliciumdioxid
handelt. Vorzugsweise liegt die Dicke der transparenten Schicht
(A) (3) im Bereich von 20 bis 100 nm, die Dicke der transparenten
Schicht (B) (4) bei 20 bis 180 nm, die Dicke der transparenten
Schicht (C) (5) bei 100 bis 200 nm und die Dicke der Schicht
(D) (6) bei 20 bis 200 nm. Die Schichtdicken werden mithilfe
eines Simulationsprogramms so aufeinander abgestimmt, dass die jeweils
gewünschte Farbe in der Reflexion resultiert.
-
Bei
den transparenten Substraten (2) und (9) des Verbunds
(1b) kann es sich um Glasscheiben aus Floatglas handeln,
wie sie beispielsweise in oder für die Herstellung von
Verbundsicherheitsglasscheiben, insbesondere für Kraftfahrzeugscheiben
und für den Bausektor, verwendet werden. Die Substrate
(2) und (9) können klar oder getönt
sein. Insbesondere kann das Substrat (2) derart getönt
sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße
Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
-
Bevorzugt
handelt es sich bei dem Verbund (1b) um eine Verbundsicherheitsglasscheibe,
insbesondere eine Windschutzscheibe, für ein Kraftfahrzeug.
Der allgemeinen Konvention folgend, handelt es sich bei der Oberfläche
1 (O1) der Floatglasscheibe (9) um die Außenseite
der Verbundsicherheitsglasscheibe (1b). Demgemäß handelt
es sich bei der Oberfläche 2 (O2) der Floatglasscheibe
(9) um deren Innenseite. Bei der Oberfläche 3
(O3) der Floatglasscheibe (2) handelt es sich um deren
Innenseite, wogegen ihre Oberfläche 4 (O4) dem Kraftfahrzeuginnenraum
zugewandt ist. Somit tritt sichtbares Licht an der Oberfläche
1 (O1) ein. Ein Teil dieses Lichts wird von der erfindungsgemäßen
Interferenzschicht mit der gewünschten Farbe nach außen reflektiert,
wobei der andere Teil des eintretenden Lichts mit der entsprechend
veränderten Farbe aus dem Verbund (1b) an der
Oberfläche 4 (O4) austritt.
-
Die
erfindungsgemäße Interferenzschicht des Verbundes
(1b) besteht ebenfalls aus den Schichten (3) bis
(6). Sie weist eine Gesamtschichtdicke im Bereich von 200
bis 600 nm auf.
-
Vorzugsweise
handelt es sich auch hier bei dem dielektrischen Material der transparenten
Schichten (A) (3) und (C) (5) um Siliciumnitrid,
wogegen es sich bei dem dielektrischen Material der transparenten Schichten
(B) (4) und (D) (6) um Siliciumdioxid handelt.
Vorzugsweise liegt die Dicke der transparenten Schicht (A) (3)
im Bereich von 20 bis 100 nm, die Dicke der transparenten Schicht
(B) (4) bei 20 bis 180 nm, die Dicke der transparenten
Schicht (C) (5) bei 100 bis 200 nm und die Dicke der Schicht
(D) (6) bei 20 bis 200 nm. Die Schichtdicken werden mithilfe
eines Simulationsprogramms so aufeinander abgestimmt, dass die jeweils
gewünschte Farbe in der Reflexion resultiert.
-
Der
Verbund (1b) enthält zwischen der transparenten
Schicht (A) (3) und der Oberfläche 2 (O2) des transparenten
Substrats (9) noch eine transparente Schicht (7)
aus einem dielektrischen Material eines Brechungsindex in > 1,8. Die Schicht (7)
fungiert als Schicht (E) und dient dazu, eine Grenzfläche
zwischen der Schicht (D) (6) und dem transparenten Substrat
(9), die beide den gleichen Brechungsindex n aufweisen,
zu vermeiden. Vorzugsweise besteht die Schicht (E) (7)
aus Siliciumnitrid.
-
Der
Verbund (1b) enthält außerdem eine Schicht
(8), die seine strukturelle Festigkeit steigert. Vorzugsweise
handelt es sich dabei um eine PVB-Folie, wie sie üblicherweise
für die Herstellung von Verbundsicherheitsglasscheiben
für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Die PVB-Folie (8)
kann derart getönt sein, dass die Farbe des durch die erfindungsgemäße
Interferenzschicht hindurch tretenden Lichts neutralisiert wird.
-
Beispiele
-
Beispiele 1 bis 4
-
Bestimmung der zur Erzeugung von Interferenzfarben
notwendigen Schichtdicken in einer Interferenzschicht des Aufbaus
Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid durch
Simulation
-
Die
zur Erzeugung der Interferenzfarben Grün (Beispiel 1),
Gelb (Beispiel 2), Rot (Beispiel 3) und Blau (Beispiel 4) notwendigen
Schichtdicken in einer Interferenzschicht des Aufbaus Siliciumnitrid/Siliciumdioxid/Siliciumnitrid/Siliciumdioxid
wurde durch Simulation mithilfe eines üblichen und bekannten
Computerprogramms bestimmt.
-
Für
die Simulation wurden noch die folgenden Bedingungen festgelegt:
- – Die Interferenzschicht befindet
sich auf einer 3 mm dicken stark getönten Glasscheibe (VG
10 der Firma Saint-Gobain) mit der zweiten Siliciumdioxidschicht
als der äußeren Schicht.
- – Das eingestrahlte Licht entspricht dem CIELAB-Standard
D65/10°.
- – Der Betrachtungswinkel ist 0° (Normale).
-
Die
Tabelle 1 gibt einen Überblick über die erhaltenen
Ergebnisse der Simulation. Tabelle 1: Ergebnisse der Simulation
Beispiel | Schichtdicke/nm: | Farbabstanda): | RLb)/% | TRc)/% | λmaxd) |
Nr. | Si3N4 | SiO2 | Si3N4 | SiO2 | a* | b* |
1 | 32 | 73 | 187 | 24 | –34,7 | 0,3 | 20,2 | 13,8 | 490 |
2 | 81 | 164 | 20 | 184 | –0,6 | 39 | 21,8 | 13,6 | 570 |
3 | 86 | 99 | 114 | 177 | 44 | 0 | 20 | 14 | 670 |
4 | 50 | 75 | 168 | 155 | 0 | –49,2 | 9 | 15,9 | 460 |
- a) CIELAB-Farbabstandsformel;
- b) Reflexion;
- c) Transmission;
- d) Maximum der Wellenlänge des reflektierten Lichts
-
Die
Simulation zeigte überraschenderweise, dass es möglich
war, durch die Einstellung der Schichtdicken eine bekanntermaßen
als Antireflexionsschicht verwendete Schicht so zu variieren, dass
sie mit Vorteil als Interferenzschicht verwendet werden konnte.
-
Beispiel 5 bis 7
-
Die Herstellung von beschichteten Gläsern
-
Für
die Herstellung von violett gefärbtem Flachglas (Beispiel
5) wurde der Aufbau gemäß Beispiel 4 (blaue Interferenzschicht)
verwendet.
-
Für
die Herstellung von grün gefärbtem Flachglas (Beispiel
6) wurde der Aufbau gemäß Beispiel 1 (grüne
Interferenzschicht) verwendet.
-
Für
die Herstellung von goldfarbenem Flachglas wurde der Aufbau gemäß Beispiel
2 (gelbe Interferenzschicht) verwendet.
-
Die
entsprechenden Interferenzschichten wurden physikalisch aus der
Gasphase durch Magnetron-Sputtering (MPVD) auf klares Glas (PLX
der Firma Saint-Gobain), leicht grün getöntes
Glas (TSA3+ der Firma Saint-Gobain), leicht dunkel getöntes
Glas (VG40 der Firma Saint-Gobain) und dunkel getöntes
Glas (VG10 der Firma Saint-Gobain) appliziert. Alle Glasscheiben
wiesen eine Dicke von 3 mm auf.
-
Die
Tabelle 2 gibt einen Überblick über die Transmission
der beschichteten Gläser Tabelle 2: Transmission der beschichteten
Gläser der Beispiele 5 bis 7 Beispiel Transmission/%:
Nr. | PLX | TSA3+ | VG40 | VG10 | Farbea) |
5 | 85 | 74 | 38 | 25 | Grün |
6 | 74 | 65 | 34 | 22 | Violett |
7 | 67 | 60 | 31 | 20 | Cyan |
- a) Farbe des transmittierten Lichts
-
Die
beschichteten Gläser der Beispiele 5 bis 7 wiesen in der
Transmission eine Farbe auf, die der Komplementärfarbe
des reflektierten Lichts entsprach. Die Farben in der Transmission
waren bei dem beschichteten klaren Glas (PLX) am intensivsten.
-
Bei
der Verwendung der beschichteten Gläser in Verbundsicherheitsglasscheiben
konnten die Farben in der Transmission aber durch geeignete Maßnahmen,
beispielsweise durch die entsprechende Einfärbung der PVB-Schicht,
wirksam unterdrückt werden, wodurch sogar noch die Intensität
der Farbe des reflektierten Lichts verstärkt wurde.
-
In
gleicher Weise wurde bei dem beschichteten Glas gemäß Beispiel
6 die violette Komplementärfarbe des Lichts in der Transmission
durch das leicht grün gefärbte Glas (TSA3+) wirksam
neutralisiert, wodurch die Intensität der grüne
Farbe des reflektierten Lichts signifikant verstärkt wurde.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - US 4434010 [0005]
- - WO 2004/074531 A2 [0009]
- - US 6265076 B1 [0010]
- - US 6165598 [0012, 0054]
- - EP 0510690 A1 [0016]
- - EP 0847965 B1 [0083]
- - DE 697312168 T2 [0083]
- - WO 2005/042246 A1 [0083]
- - WO 2006/034346 A1 [0083]
- - WO 2007/149082 A1 [0083]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - Römpp
Online 2008, »Glas«, Tabelle 4 [0078]
- - Römpp Online 2008, »Gasphasenabscheidung« [0078]
- - CIELAB-Standard D65/10° [0109]