Die Aufgabenstellung im Rahmen des Vorhabens bestand darin, eine Technologie zur Herstellung von dreidimensionalen Kunststoffverscheibungen mit einem elektrochromen Schichtsystem zur Steuerung der optischen Transmission zu entwickeln. Zu Beginn des Projektes lagen ausschließlich Erfahrungswerte aus den jeweils getrennt zu betrachtenden Bereichen vorTiefziehen von transparenten Kunststoffen, Herstellung eines planaren elektrochromen Schichtsystems auf Glasbasis. Ein konsequenter Schritt war nun die Kombination von variabler optischer Transparenz mit 3-dimensional geformten Kunststoffverscheibungen. Dieses wurde zuvor noch nicht realisiert. Daraus ergaben sich die folgenden Innovationen: 1. elektrochrome Schichten auf transparenten Kunststoffen (insbesondere Polycarbonat (PC)) 2. 3-dimensional geformte elektrochrome Verscheibungen Aus diesem Grunde mussten zunächst die Anwendungsfelder für die neue Verfahrenskombination erarbeitet und entsprechende Demonstratoren entwickelt werden, um die Möglichkeiten eines kunststoffbasierten elektrochromen Gesamtsystems sichtbar machen zu können. Für die experimentellen Untersuchungen mussten die Verfahrensabläufe und die Prozesstechnik genau definiert und eine entsprechende Fertigungszelle inklusive der Peripherie aufgebaut werden Im Rahmen des Projektes wurde ein elektrochromes (EC) -System bestehend aus sieben Einzelschichten verwendet. Im weiteren Verlauf des Projektes wurden mit Hilfe unterschiedlicher Prüfmethoden die Herstellprozesse und die Materialien der Einzelschichten optimiert, so dass schließlich planare, funktionsfähige elektrochrome Verscheibungen auf Kunststoffbasis hergestellt werden konnten. Hauptaugenmerk bei der Optimierung der Einzelschichten lag vornehmlich auf der Entwicklung eines für das spätere Umformen geeigneten Elektrolyten (Ionenleiter). Parallel zu der Optimierung der Einzelschichten, wurde die im Projekt verwendete Thermoformanlage auf die Anforderungen für das Thermoformen von elektrochromen Mehrschichtverbunden umgerüstet. Ebenso erfolgten die Projektierung und der Aufbau der Beschichtungstechnologie. Die eigens für das Projekt aufgebaute Beschichtungsanlage umfasst folgende Einzelstationen: Vorbehandlung durch UV/OZON, Nassbeschichtung mit PEDT/PSS, Trocknungseinheit durch Infrarotstrahlung, Fügevorrichtung durch Walzentechnologie. Für die Herstellung von einfachen dreidimensionalen Geometrien wurden Tiefziehwerkzeuge konzipiert und konstruiert, mit denen umgeformte EC-Verbunde hergestellt werden konnten. Im weiteren Verlauf des Projektes wurden die optischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften am planen und am umgeformten Verbund untersucht. Mittels der optischen Untersuchung konnte der Einfluss der Temperatur auf die Oxidschichten sehr gut verdeutlicht werden. Es wurden zusätzliche Grundlagenuntersuchungen zum Hinterspritzen der hier im Projekt gefertigten EC-Systeme durchgeführt Diese Versuche zeigten, dass ein grundsätzliches Hinterspritzen von dem hier verwendeten EC-System möglich ist. Abschließend konnte gezeigt werden, dass man grundsätzlich elektrochrome Systeme mit Kunststoff als Trägermaterial herstellen und sowohl thermoformen wie auch hinterspritzen kann.
The definition of task in this project was to develop a manufacturing technique. With this technique three-dimensional plastic panes are to be manufactured that include an electrochromic layer system. An electrochromic device enables the user to control the optical transmission of the plastic pane. Initially, there were only empirical figures for two separate areas available which are: deep-drawing of transparent plastics, manufacturing of a planar electrochromic layer system based on glass The next logical step was to combine these areas and develop a three-dimensional electrochromic plastic pane. This combination has not been implemented before. Therefore the project generates the following innovations: 1. applying electrochromic layers on transparent plastic panes (especially polycarbonate(PC)) 2. forming three-dimensional electrochromic panes Due to this aim, fields of application had to be acquired in the first instance. Furthermore, appropriate demonstrators had to be developed in order to show the opportunities of an electrochromic system based on plastic. For the experimental research, processes and processing technologies had to be defined precisely and a production line including its periphery had to be built. Within this project an electrochromic system was used which consists of seven layers. In the course of the project the manufacturing process and the required materials were optimized by the use of different test methods. Subsequently, a functioning planar electrochromic plastic pane could be produced. During the optimization of the different layers, we focused on an acquiring a suitable electrolyte which was to be formed at a further stage. Besides, the thermoforming system had to be modified in order to fulfill the requirements of thermoforming a multi-layered system. Moreover a coating machine had to be planned and constructed especially for this project. The machine consists of the following parts: pretreatment by UV/ozone, wet coating with PEDT/PSS, drying component with infrared radiation, joining device with barrel technology. Deep-drawing tools for the production of simple three-dimensional EC bonds had to be designed and constructed. In the further course of the project, the optical, mechanical and thermic properties of the planar as well as the formed bond were examined. With the aid of the optical examination the influence of the temperature to the oxide layers could be shown very well. Eventually, fundamental research on back injection molding of the EC systems was conducted. These experiments show that back injection molding of this particular EC system is principally possible. Finally, we could prove that it is generally possible to manufacture an electrochromic plastic pane and from it by thermoforming as well as back injection molding.
Intelligente Kunststoff-Verscheibung: Innovative Kombination von Technologien zur Herstellung funktionaler 3D-Kunststoff-Verscheibungen für eine energieeffiziente Nutzung. Abschlussbericht. Laufzeit des Projekts: 01.03.2009 bis 31.08.2012
Intelligent innovative technology of plastic-glass-combination for manufacturing functional 3D-plastic glasses for an energy efficient use. Final Report. Time of the project: March 1, 2009 to August 31, 2012
2012
60 Seiten, 65 Bilder, 3 Tabellen
Report
Deutsch
Elektrochromie , optische Durchlässigkeit , transparenter Kunststoff , Tiefziehen , Thermoformen , Funktionalität , Substrat , elektrische Leitfähigkeit , Schichtdicke , Oberflächeneigenschaft , Farbmessung , Benetzbarkeit , Kontaktwinkel , optische Transparenz , Folienherstellung , Schleuderbeschichten , Elektrolyt , Indiumzinnoxid , Titanoxid , Personenkraftwagen , Fahrzeugdach , Schichtverbundwerkstoff , Polyurethan , Polymerwerkstoffe , Energieeffizienz , Fahrzeugfenster , Scheibenwerkstoff
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