Löthilfsmittel Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein ver bessertes Löthilfsmittel sowie dessen Verwendung in einem neuartigen Lötverfahren.
Bekanntlich hängt die Wirksamkeit eines Lots beim Verbinden und Abdichten von Nähten und Stossfugen davon ab, wie gut das Lot an den betreffenden Oberflä chen oder zu verbindenden Teilen haftet, wobei diese Haftfähigkeit in gewissem Masse auch von der Fliessfä- higkeit des Lots beeinflusst wird. Um einen guten Kontakt zwischen Lot und Oberfläche zu erhalten, wird diese gewöhnlich vor Aufbringen des Lots mit einem Löthilfsmittel oder Flussmittel behandelt. Allgemein ist ein Löthilfsmittel ein Stoff, welcher beim Auftragen auf metallische Oberflächen oxydische und andere Verunrei nigungen entfernt, die sonst die direkte Berührung zwi schen Lot und Metalloberfläche verhindern und das Fliessen des Lots erschweren würden.
Zusätzlich dient das Löthilfsmittel dazu, die Oberflächenspannung des geschmolzenen Lots zu verringern und so ein besseres Ausbreiten desselben zu ermöglichen.
Bei gebräuchlichen Lötverfahren, wie sie beispielswei se zur Verbindung und Abdichtung von einzelnen Teilen mittels Lot angewendet werden, werden die betreffenden Teile vorerst in der vorgesehenen Weise und mit eng aneinanderliegenden Lötflächen angeordnet. Dann wird ein Flussmittel aufgetragen und erwärmt, z.B. mit einem Lötkolben, bis der Schmelzpunkt des Lots erreicht ist, so dass wenn dann Lot aufgetragen wird, dieses über und zwischen die zu lötenden Flächen fliesst und beim Erstarren die angestrebte feste Verbindung liefert.
Eine Vielzahl wohlbekannter chemischer Substanzen in fester, Pulver-, Pasten- oder flüssiger Form zeigt die erforderlichen Eigenschaften, um als wirkungsvolles Flussmittel beim Löten verwendet werden zu können. Das Flussmittel wird gewöhnlich erst ganz kurz vor dem Löten auf die entsprechenden Oberflächen aufgetragen, um Verunreinigungen oder Einbusse an Wirksamkeit zu vermeiden. Überdies würde beim Zusammenbau der ein zelnen Teile das Flussmittel teilveise von den Lötstellen abgetragen, wenn solche bekannten Flussmittel vorgängig aufgebracht würden. Auf alle Fälle erfordert die Verwen dung eines Flussmittels grosse Sorgfalt, um dessen Wirk samkeit zu gewährleisten, und kompliziert so das ganze Lötverfahren.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es vor allem ein neuartiges, verbessertes Löthilfsmittel zu entwickeln, wel ches, wenn als Flüssigkeit verwendet, zu einem fest haftenden, trockenen und nichtklebenden Film erstarrt, der nicht schmiert und abriebfest ist.
Das erfindungsgemässe Löthilfsmittel zeichnet sich dadurch aus, dass es einen schichtbildenden Stoff und ein Flussmittel in einem flüssigen Träger enthält.
Nach dem Aufbringen des erfindungsgemässen Löt- hilfsmittels kann sich ein Film oder Belag ausbilden, der im allgemeinen biegsam ist und eine nachträgliche Form änderung der damit beschichteten Oberfläche gestattet. Das erfindungsgemässe Löthilfsmittel ist ferner stabil und weist eine verhältnismässig grosse Beständigkeit auf, so dass die Beschichtung des zu lötenden Gegenstandes lange vor dem eigentlichen Lötvorgang erfolgen kann.
Ferner wird die Verwendung des erfindungsgemässen Löthilfsmittels in einem neuartigen Verfahren beschrie ben, in welchem dasselbe vor dem Zusammenbau der zu verlötenden Einzelteile und lange vor dem eigentlichen Lötvorgang angewendet wird.
In den zugehörigen Zeichnungen ist folgendes darge stellt: Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer mehrteili gen Flachverglasung, hergestellt unter Verwendung des erfindungsgemässen Löthilfsmittels.
Fig. 2 ist eine perspektivische Teilansicht einer Ecke der mehrteiligen Flachverglasung.
Fig.3 ist eine perspektivische Teilansicht der einen Glastafel der Verglasung mit darauf angeordnetem Di stanzstreifen.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den metallischen Distanzsteg mit aufgebrachtem erfindungsgemässem Löt- hilfsmittel.
Fig. 5 ist ein Querschnitt durch eine zum Auftragen des Flussmittels auf den Distanzsteg geeignete Vorrich tung.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine neuartige Verwendung des erfindungsgemässen Löthilfsmittels in einem Lötverfahren, bei welchem die zu verlötenden Flächen erhitzt und mit geschmolzenem Lot in Berüh rung gebracht werden, wobei sich diese Verwendungsart dadurch auszeichnet, dass die genannten Flächen vor dem Erhitzen mit dem Löthilfsmittel behandelt werden, wobei nach dem Trocknen auf den behandelten Flächen ein durch den schichtbildenden Stoff anhaftender Fluss- mittelbelag entsteht.
Wie aus der nachfolgenden ausführlichen Beschrei bung hervorgeht, ist die Verwendung des erfindungsge- mässen Löthilfsmittels nicht auf ein besonderes Lötver fahren beschränkt oder nur zur Herstellung eines beson deren Gegenstandes geeignet. Die Verwendung wird anhand des Beispiels der Herstellung einer mehrteiligen Flachverglasung näher erläutert.
Wie in den Zeichnungen dargestellt, umfasst die sogenannte mehrteilige Glas-Metall-Verglasung 10 Glas tafeln 11, die in bestimmtem Abstand flächenparallel angeordnet und an den Kanten durch einen metallischen Distanzsteg 12 verbunden sind, so dass ein geschlossener Zwischenraum 13 zwischen den Glasplatten entsteht. Der Distanzsteg 12 ist mit den Innenflächen der Glastafeln 11 über die Lötnähte 14 verbunden, die zwischen dem Steg und dem Metallbelag 15 des Glases liegen. Der Zwi schenraum 13 kann mit getrockneter Luft oder mit einem andern Gas gefüllt sein oder aber auch teilweise evakuiert werden, um den Wärmeübergang durch die Verglasung zu verringern und ein Auskondensieren der Feuchtigkeit auf dem Glas zu verhindern.
Die Verglasung kann aus mehr als zwei Glastafeln bestehen, die untereinander in beschriebener Art verbunden sind, so dass eine beliebige Anzahl von Zwischenräumen entsteht.
Gemäss einem bestimmten Verfahren zur Herstellung einer mehrteiligen Verglasung dieser Art werden die Randpartien der Innenflächen der beiden Glastafeln mit einem dicht anliegenden Metallbelag, vorzugsweise aus einer Kupferlegierung bestehend, versehen, der mit Lot verzinnt wird. Ein verhältnismässig dünner Distanzsteg aus Blei oder einer Bleilegierung wird dann hochkant auf den Metallbelag der einen Glasplatte gestellt, worauf man mit dem Lötkolben oder einer andern Heizvorrichtung der Fuge zwischen Steg und Belag entlangfährt und diese derart erhitzt, dass in bekannter Art aufgetragenes Lot über die betreffenden Flächen ausfliesst und beim Erstar ren eine Lötverbindung zwischen Steg und Glas ergibt.
Diese erste Glasplatte mit fest verbundenem Distanzsteg wird dann umgekehrt auf die zweite Glasplatte gelegt und das Löten wiederholt, um den Metallbelag der letzteren ebenfalls mit dem Steg zu verbinden, so dass ein fertig verglastes Element entsteht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform dieses Her stellungsverfahrens wird ein dem Umfang der fertigen Verglasung entsprechendes Stück des Distanzstegs ver wendet, das dem Verlauf des Metallbelags 15 angepasst und an den zusammenlaufenden Enden vereinigt wird, so dass ein abgeschlossener Zwischenraum entsteht. Der Distanzsteg oder -streifen kann zum Ablängen der benö tigten Stücke beispielsweise auf einer Rolle nahe dem Arbeitsplatz gelagert werden. Die Breite dieses Streifens kann variieren, je nach dem gewünschten Abstand zwi schen den Glasplatten, welcher die Grösse des toten Luftraums bestimmt. Zwei Breiten sind mehr oder weniger handelsüblich geworden, nämlich 6,25 und 12,5 mm.
Nach Fertigstellung der Verglasung wird gewöhn lich der Distanzsteg mit einer feinen Öffnung verse hen, durch welche eine Kanüle in den Luftraum einge führt wird, um die Luft absaugen und durch trockene Luft oder ein relativ trockenes Gas ersetzen zu können. Die Öffnung wird anschliessend mit einem Tropfen Lot verschlossen. Durch dieses Vorgehen wird beabsichtigt, Feuchtigkeit soweit als möglich vom geschlossenen Zwi schenraum fernzuhalten und die Innenflächen der Glas platten vor Feuchtigkeitsbeschlag zu bewahren.
Es ist offensichtlich, dass die Güte einer Verglasung beschriebener Art sowohl bezüglich Isoliereigenschaften als auch hinsichtlich Beschlagsfreiheit vor allem von der hermetischen Abdichtung zwischen den Glasplatten ab hängt, so dass also keine feuchtigkeits- und staubbelade ne Luft in den Zwischenraum eindringen kann. Dies wiederum hängt von einer guten Lötverbindung zwischen Distanzsteg und Metallbelag der Glasplatten ab.
Das beschriebene Verfahren gestattet die Herstellung einer befriedigenden mechanischen Verbindung zwischen Distanzsteg 12 und Glasplatten 11, gewährleistet jedoch nicht, dass der Zwischenraum 13 hermetisch abgeschlos sen ist, da feinste Öffnungen vorhanden sein können. Um derartige Leckstellen zu vermeiden ist es erforderlich, das Lot zum vollständigen Umfliessen der Kanten des Di stanzstegs 12 zu bringen, wodurch die Ausrundungen 16 beidseitig des Distanzstegs entstehen, wie Fig.2 zeigt.
Natürlich bilden sich derartige Lötnähte nur aus, wenn das Lot frei zwischen den Stossflächen des Distanzstegs und des Metallbelags der Glasplatte fliessen kann. Bisher wurde zur Erzielung einer hermetisch dichten Lötstelle ein Flussmittel auf die Verbindungsstellen aufgetragen, nachdem die Verglasung in der gewünschten Art zusam mengebaut worden war, worauf dann der Lötkolben ein zweites Mal der Naht entlang geführt werden musste.
Während ein solches Vorgehen zum Ausmerzen von Leckstellen dienlich ist, bietet es keine Gewähr, dass das Lot die Stossflächen vollständig bedeckt und auch zwi schen dieselben einfliesst und so die gewünschten Abrun dungen auf beiden Seiten des Stegs bildet.
Offensichtlich hängt die Ausbildung einer derartigen beidseitig gerundeten Lötnaht weitgehend davon ab, ob man das Lot zum Hindurchfliessen bringen kann, so dass es dicht an den zu verlötenden Flächen anhaftet. Wie früher dargelegt, wird das Fliessvermögen des Lots durch Behandlung der Oberflächen mit einem Flussmittel er höht. Für die beschriebene Verwendung ist erwünscht, dass mindestens die Stossflächen, die Kanten des Stegs und die Metallbeläge der Glasplatten mit einem Flussmit- tel behandelt sind.
Um eine feste Verbindung und hermetische Abdich tung zwischen Metallbelag 15 und Distanzsteg 12 zu gewährleisten, wurde ein neuartiges Lötverfahren entwik- kelt, wobei das Flussmittel vor dem Zusammenbau auf den Distanzstreifen aufgebracht werden kann und in keiner Weise die Montage beeinflusst. Dieses Verfahren wird erst durch die Verwendung des erfindungsgemäs- sen Löthilfsmittels möglich, das dann die Schicht 17 auf dem Steg bildet und diesen für das Verlöten geeignet macht, wobei die Montagearbeiten, wie Biegen und Schneiden, keinen nachteiligen Einfluss auf das Löthilfs mittel ausüben.
Diese Flussmittelschicht ist nämlich trocken und klebt auf dem Distanzstreifen, so dass sie beim Zusammenbau nicht abgerieben wird und zufolge ihrer Biegsamkeit auch nicht abblättert, wenn der Di- stanzsteg den Umrissen der Glasplatten entsprechend gebogen wird.
Überdies verliert das vorliegende Löthilfsmittel seine Wirksamkeit nicht, wenn es auch langfristig der Atmo sphäre ausgesetzt bleibt, und weist eine verhältnismässig lange Lagerfähigkeit auf, so dass es lange Zeit vor Verwendung des Distanzstreifens auf denselben aufgetra gen werden kann, worauf sich dieser dann ohne besonde re Vorkehren hinsichtlich atmosphärischer Einflüsse la gern lässt. Ferner ist das Flussmittel in einem geeigneten Trägermittel enthalten, welches das kontinuierliche Auf bringen auf die Distanzstreifen gestattet, so dass genügen de Längen desselben, wie sie zur Herstellung einer Vielzahl von Verglasungen benötigt werden, damit be handelt werden können.
Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemässen Löthilfsmittel Flussmittel und schichtbildender Stoff so ausgewählt, dass das Löthilfsmittel eine hohe Wärmebe ständigkeit besitzt. Da die Distanzstege, wie sie bei der Fertigung von mehrteiligen Verglasungen Verwendung finden, verhältnismässig schmal sind, ist es wichtig dass die Flussmittelschicht einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweist, so dass sie nicht in ihrer ganzen Ausdehnung schmilzt oder sich zersetzt, wenn der Lötkolben entlang der ersten Lötnaht geführt wird, und dann nur noch wenig oder gar keine Wirkung mehr zeigen würde beim Verlöten der zweiten Naht.
Vorzugsweise enthält das erfindungsgemässe Löthilfs- mittel einen harzartigen schichtbildenden Stoff sowie ein lösliches Flussmittel in einem flüssigen Träger wie Was ser oder Alkohol. Beispielsweise wurden befriedigende Fliesseigenschaften erzielt, wenn die Bleidistanzstege in eine wässrige Lösung eines wasserlöslichen Polyvinylal- kohols und eines löslichen Flussmittels, wie Hydrazinmo- nohydrobromid, getaucht wurden. Nach der Anwendung verdunstet das Lösungsmittel und hinterlässt eine dünne Flussmittelschicht, die durch den schichtbildenden Stoff fest an den Bleistreifen gebunden ist.
Angaben in Prozen ten und Teilen, wie sie im folgenden und in den Ansprüchen verwendet werden, beziehen sich auf Ge wichtsprozente und Gewichtsteile.
Beispielsweise wurden mit einem Löthilfsmittel, das 1 bis 15 Teile eines filmbildenden Stoffs, 1 bis 8 Teile eines Flussmittels und 0 bis 0,1 Teile eines oberflächenaktiven Stoffs in 5 bis 300 Teilen Lösungsmittel enthielt, sehr gute Ergebnisse erzielt. Nach dem Aufbringen auf den Distanzsteg und Verdampfen des Lösungsmittels dient der filmbildende Stoff dazu, das Flussmittel auf dem Bleistreifen festzuhalten. Verschiedene filmbildende Stof fe können Verwendung finden, so beispielsweise Methyl zellulose, Polyvinylpyrrolidon, Natriumcarboxymethyl- zellulose, Akazienharz, Thermoplaste, Kolophonium und verschiedene filmbildende Polymere in Form von Emul sionen, z.B. Polyäthylen und ähnliche.
Alle diese Stoffe zeigen relativ gute Wärmebeständigkeit, so dass sie nicht vollständig schmelzen oder sich zersetzen, wenn die erste Lötnaht zwischen Distanzsteg und Metallbelag der ersten Glasplatte gelegt wird.
Auch das Flussmittel sollte einen relativ hohen Schmelzpunkt aufweisen und sich nur zögernd zersetzen oder seine Wirksamkeit bei Anwendung von Wärme nur langsam verlieren. Selbstverständlich muss es den an ein Flussmittel bezüglich Wirksamkeit bei der Vorbehand lung der zu verlötenden Flächen zu stellenden Anforde rungen auch gerecht werden, und zwar im vorliegenden Fall sowohl bei Anwendung auf Blei oder Bleilegierun gen als auch auf Kupferlegierungen. Verschiedene Fluss- mittel wurden ausprobiert und erfüllten die genannten Anforderungen. Beispielsweise seien angeführt: Hydra- zinmonohydrobromid, Weinsäure, Zitronensäure, sowie Glutaminsäurehydrochlorid.
Diesen Stoffen können klei ne Mengen Harnstoff zugesetzt werden, wie in der Löthilfsmittelbereitung bereits gebräuchlich. Als basi scher Stoff neigt Harnstoff in Verbindung mit den Flussmitteln dazu, die günstige flussfördernde Wirkung zu erhöhen und neutralisiert zusätzlich saure Rückstän de des Flussmittels, welche die metallischen Oberflächen nachteilig beeinflussen könnten.
Um eine bessere Benetzung der Oberfläche durch die Flussmittellösung zu erreichen, kann eine oberflächenak tive Substanz beigemischt werden. Vorzugsweise finden organische, nichtionische Agentien Verwendung. Der schichtbildende Stoff und das Flussmittel können in Wasser oder Alkohol oder einem Gemisch derselben gelöst oder dispergiert sein. Die Lösungsmittelmenge kann in weiten Grenzen schwanken, je nach gewünschter Konzentration und Viskosität der zu verwendenden Lö sung. In andern Worten das Lösungsmittel soll haupt sächlich dazu dienen den Schichtbildner und das Fluss- mittel in einem flüssigen Träger zu dispergieren oder zu lösen, wobei dann die Lösung oder die Dispersion den Anforderungen entsprechend verdünnt werden kann.
Während keine bestimmten Grenzen einzuhalten sind, zeigte es sich, dass mit 5 bis 300 Teilen Lösungs- oder Dispergiermittel befriedigende Ergebnisse zu erzielen sind.
Äusserst günstige Resultate wurden mit einem Löt- hilfsmittel erhalten, das 0,5 Teile wasserlöslichen, synthe tischen Polyvinylalkohol, 0,1 Teile eines organischen nichtionischen Netzmittels, 75 Teile destilliertes Wasser, 8 Teile eines Flussmittels und 75 Teile 91%igen Isopro- pylalkohol enthielt. Das Netzmittel fördert, wie bereits ausgeführt, die Benetzung des Streifens. Im vorliegenden Fall wurde Hydrazinmonohydrobromid als Flussmittel verwendet.
Die Zusätze wurden in einem aus gleichen Teilen Wasser und 91%igem Isopropanol bestehenden Lösungsmittel gelöst und bildeten eine leicht aufzutra gende Lösung, die zu einer festklebenden Flussmittel schicht trocknete, welche auch bei wiederholter Bean spruchung durch Bearbeitung des Streifens nicht zerstört wurde und eine relativ gute Wärmebeständigkeit auf wies.
Vorzügliche Ergebnisse können mit einem Löthilfs- mittel erzielt werden, welches 4 Teile eines thermoplasti schen Kunststoffs, 2 Teile Weinsäure, 100 Teile 99a/oiges Isopropanol und 2,5 Teile destilliertes Wasser enthält. Der verwendete Kunststoff war ein hartes, feinteiliges und hellgefärbtes Harz von relativ hohem Schmelzpunkt. Dieser Stoff dient in erster Linie als Schichtbildner, zeigt jedoch auch eine gewisse flussfördernde Wirkung, welche diejenige der Weinsäure bei der Vorbehandlung der zu lötenden Oberflächen unterstützt.
Weinsäure ist eine der höherschmelzenden organischen Säuren und wurde sehr wirkungsvoll befunden sowohl bezüglich Reinigungsef fekt als auch hinsichtlich der flussfördernden Wirkung auf das Lot. Die Mischung ergab eine klare gelbe Lösung niedriger Viskosität, die leicht kontinuierlich aufgetragen werden konnte. Nach dem Auftragen trock nete die Lösung rasch zu einer nichtklebenden Schicht, welche feuchtigkeitsunempfindlich und oxydationsbe ständig war sowie grosse Wärmebeständigkeit aufwies.
Im folgenden werden einschlägige Beispiele weiterer Löthilfsmittelmischungen aufgeführt. <I>Beispiel 1</I> Ein Löthilfsmittel folgender Zusammensetzung wurde bereitet:
EMI0004.0000
2 <SEP> Teile <SEP> feinteiliges <SEP> Harz
<tb> 1,5 <SEP> Teile <SEP> Zitronensäure
<tb> 0,75 <SEP> Teile <SEP> Harnstoff
<tb> 100 <SEP> Teile <SEP> Isopropanol Das feinteilige Harz u. die Zitronensäure wurden im Isopropanol gelöst, worauf der Harnstoff der Lösung beigefügt wurde. Das auf dem Distanzsteg nach dem Trocknen der Lösung verbleibende Flussmittel zeigte sehr gute Wirksamkeit und der Schmelzpunkt lag relativ hoch, bei zirka153 .
<I>Beispiel 2</I> Ein Löthilfsmittel der nachfolgenden Zusammenset zung wurde hergestellt:
EMI0004.0002
2,1 <SEP> Teile <SEP> Glutaminsäurehydrochlorid
<tb> 1,2 <SEP> 'feile <SEP> Harnstoff
<tb> 4 <SEP> Teile <SEP> Kolophonium
<tb> 100 <SEP> Teile <SEP> Methanol
<tb> 5 <SEP> Tropfen <SEP> 37 <SEP> %iger <SEP> Salzsäure <SEP> (0,2 <SEP> Gew. <SEP> Teile
<tb> 37 <SEP> %iger <SEP> Salzsäure) Vorerst wurde das Kolophonium im Methanol gelöst, hierauf das Glutaminsäurehydrochlorid und der Harn stoff in dieser Reihenfolge. Die Glutaminsäure vermittelt die flussfördernde Wirkung, unterstützt durch das Kolo phonium und den Harnstoff. Der Hauptzweck des Kolo phoniums besteht jedoch darin, als Schichtbildner zu wirken.
Die kleine Menge Salzsäure wurde zugesetzt, um die Lösung zu klären und der Anteil dieses Zusatzes kann etwas schwanken. Im vorliegenden Falle wurde die Salzsäure tropfenweise zugegeben bis sich die Lösung der anderen Bestandteile im Alkohol klärte. Die Lösung trocknete zu einer zähen, elastischen Schicht, welche gute flussfördernde Wirkung und Wärmebeständigkeit zeigte. Die letztere war jedoch nicht so gut wie die anderer Schichtbildner.
<I>Beispiel 3</I> Eine Lösung wurde in ähnlicher Weise wie in Bei spiel 2 bereitet mit dem Unterschied, dass 2 Teile Ko lophonium anstelle von 4 Teilen verwendet wurden. Beispiel <I>4</I> Eine Flussmittellösung folgender Zusammensetzung wurde bereitet: 150 Teile Wasser 16 Teile Hydrazinmonohydrobromid 6 Teile Polyäthylen-Emulsion (4 %ige wässrige Emulsion) 0,1 Teil oberflächenaktive Substanz Das Flussmittel, Hydrazinmonohydrobromid, wurde dem die oberflächenaktive Substanz enthaltenden Wasser zugefügt. Zu dieser Lösung wurde der Schichtbildner, die Polyäthylen-Emulsion, gegeben. Jede beliebige Polyäthy len-Emulsion kann verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie sich mit einem nichtionischen Netzmittel ver trägt.
Eine zu bevorzugende Emulsion kann aus 60 Teilen Polyäthylen, 16 Teilen eines nichtionischen Netz mittels und 1,2 Teilen Morpholin hergestellt werden.
<I>Beispiele 5 bis 8</I> Ähnlich wie in Beispiel 4 wurden Lösungen bereitet mit dem Unterschied, dass 24 Teile, 1 Teil, 3 und 6 Teile Polyäthylen-Emulsion (4% wässrige Emulsion; also es sind 0,12 und 0,24 Gew. Teile Polyäthylen im endgültigen Produkt in emulgierter Form enthalten) zusammen mit den andern Bestandteilen in angegebener Menge verwen det wurden.
Das erfindungsgemässe Löthilfsmittel kann auf belie bige Längen des Distanzstreifens aufgetragen werden, die dann dank der Biegsamkeit der entstandenen Schicht bis zum Gebrauch bei der Herstellung der Verglasungen in Rollen gelagert werden können. In Fig. 5 ist eine Vor richtung 18 gezeigt, die sich zum Auftragen der Lösung auf die Streifen beliebiger Länge und an den gewünsch ten Stellen besonders eignet. Diese Vorrichtung weist einen Behälter 19 zur Aufnahme der Lösung und eine mittels Achse 21 in den Seitenwänden 22 gelagerte Rolle 20 auf, die drehbar ist und mindestens mit der Peripherie in die Lösung taucht. Mindestens der periphere Teil der Rolle besteht aus saugfähigem Material, so dass beim Durchgang durch die Lösung solche aufgesaugt wird.
Die Rolle kann aus Stoff oder Filz gefertigt sein oder deren peripherer Teil kann mit diesen Materialien beschichtet sein. Der Distanzstreifen oder -steg kann dann von der Vorratsrolle abgewickelt, über die mit der Flussmittellö- sung getränkte Rolle geführt und nach dem Trocknen erneut aufgerollt werden bis zum Gebrauch. Nach dem Trocknen hinterlässt die Lösung auf dem Streifen die Schicht 17. Wie abgebildet, bedeckt die Schicht nur die eine Breitseite sowie die gegenüberliegenden Schmalsei ten des Streifens; selbstverständlich könnten auch beide Breitseiten auf diese Weise beschichtet werden.
Die Beschichtung lediglich einer Seite ist jedoch genügend, wie sich zeigte, da vor allem wichtig ist, dass die das Lot aufnehmenden Schmalseiten des Streifens vorbehandelt sind, so dass das Lot diese Flächen umfliesst und zwischen den Streifen und den Metallbelag eindringt.
Die gemachten Ausführungen lassen erkennen, dass die Verwendung des beschriebenen Löthilfsmittels die Herstellung hermetischer Flachverglasungen bei lediglich einem Durchgang des Lötkolbens ermöglicht. In andern Worten erübrigt es sich, bei Verwendung des erfindungs- gemässen Löthilfsmittels eine zweite oder abschliessende Lötung vorzunehmen. Überdies wurde gefunden, dass eine einwandfreie dichte Verlötung möglich ist, ohne dass der Distanzsteg vorerst in aufwendigem Verfahren ver zinnt werden muss. Dies kann natürlich trotzdem erfol gen.
Das erfindungsgemässe Löthilfsmittel vereinfacht nicht nur in grossem Masse den Zusammenbau und die Verlötung von mehrteiligen Verglasungen, sondern es trägt auch zur Ausbildung einer festern und dichtern Verbindung zwischen Distanzstreifen und Glasplatte bei. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal das das erfindungsge mässe Löthilfsmittel gegebenenfalls aufweisen kann und auf welches noch nicht hingewiesen wurde, ist, dass es einen trockenen, abriebfesten Belag bilden kann und im allgemeinen die Hände des betreffenden Arbeiters nicht beschmutzt. Damit bleibt auch das Glas beim Zusam menbau der Verglasung sauber.
Dies ist äusserst wichtig, denn falls die Innenflächen während der Montage be schmutzt werden sollten, wäre die Verglasung unbrauch bar, da dieselben nach Fertigstellung der Dichtung nicht mehr gereinigt werden können.
Soldering Aid The present invention relates to an improved soldering aid and its use in a novel soldering process.
As is well known, the effectiveness of a solder in connecting and sealing seams and butt joints depends on how well the solder adheres to the surfaces in question or to the parts to be connected, this adhesion being also influenced to a certain extent by the flowability of the solder. To maintain good contact between solder and surface, it is usually treated with a soldering aid or flux before the solder is applied. In general, a soldering aid is a substance which, when applied to metallic surfaces, removes oxidic and other impurities that would otherwise prevent direct contact between solder and metal surface and make the solder more difficult to flow.
In addition, the soldering aid serves to reduce the surface tension of the molten solder and thus enable it to spread out better.
In conventional soldering processes, such as those used for the connection and sealing of individual parts by means of solder, the parts in question are initially arranged in the intended manner and with closely spaced soldering surfaces. A flux is then applied and heated, e.g. with a soldering iron until the solder has reached its melting point, so that when solder is then applied, it flows over and between the surfaces to be soldered and provides the desired solid connection when it solidifies.
A variety of well-known chemical substances in solid, powder, paste or liquid form exhibit the properties required to be used as effective fluxes in soldering. The flux is usually applied to the corresponding surfaces just before soldering in order to avoid contamination or loss of effectiveness. In addition, when assembling the individual parts, some of the flux would be removed from the solder points if such known flux were applied beforehand. In any case, the use of a flux requires great care in order to ensure its effectiveness and complicates the whole soldering process.
The aim of the present invention was primarily to develop a novel, improved soldering aid which, when used as a liquid, solidifies to form a firmly adhering, dry and non-adhesive film which does not smear and is abrasion-resistant.
The soldering aid according to the invention is characterized in that it contains a layer-forming substance and a flux in a liquid carrier.
After the soldering aid according to the invention has been applied, a film or coating can form which is generally flexible and allows a subsequent change in the shape of the surface coated therewith. The soldering aid according to the invention is also stable and has a relatively high resistance, so that the object to be soldered can be coated long before the actual soldering process.
Furthermore, the use of the soldering aid according to the invention in a novel process is described in which the same is used before the assembly of the individual parts to be soldered and long before the actual soldering process.
The following is shown in the accompanying drawings: FIG. 1 is a perspective view of a multi-part flat glazing, produced using the soldering aid according to the invention.
Fig. 2 is a partial perspective view of a corner of the multi-part flat glazing.
Fig. 3 is a partial perspective view of one sheet of glass of the glazing with punching strips disposed thereon.
4 shows a cross section through the metallic spacer bar with the soldering aid according to the invention applied.
Fig. 5 is a cross section through a device suitable for applying the flux to the spacer bar.
The invention also relates to a novel use of the soldering aid according to the invention in a soldering process in which the surfaces to be soldered are heated and brought into contact with molten solder, this type of use being characterized in that said surfaces are treated with the soldering aid prior to heating After drying, a flux coating adhering to the layer-forming substance is created on the treated surfaces.
As can be seen from the following detailed description, the use of the soldering aid according to the invention is not restricted to a particular soldering process or is only suitable for the production of a special object. The use is explained in more detail using the example of the production of multi-part flat glazing.
As shown in the drawings, the so-called multi-part glass-metal glazing 10 comprises glass panels 11 which are arranged parallel to the surface at a certain distance and are connected at the edges by a metallic spacer bar 12, so that a closed space 13 is created between the glass plates. The spacer bar 12 is connected to the inner surfaces of the glass panels 11 via the solder seams 14 which lie between the bar and the metal coating 15 of the glass. The inter mediate space 13 can be filled with dried air or with another gas or also partially evacuated to reduce the heat transfer through the glazing and to prevent condensation of moisture on the glass.
The glazing can consist of more than two glass panels, which are connected to one another in the manner described, so that any number of gaps is created.
According to a certain method for producing a multi-part glazing of this type, the edge portions of the inner surfaces of the two glass panels are provided with a tightly fitting metal coating, preferably consisting of a copper alloy, which is tinned with solder. A relatively thin spacer bar made of lead or a lead alloy is then placed on edge on the metal covering of one glass plate, whereupon the soldering iron or another heating device is used to run along the joint between the bar and the covering and heat it in such a way that solder is applied in a known manner over the relevant Surfaces flow out and when solidifying results in a soldered connection between the web and the glass.
This first glass plate with a permanently connected spacer bar is then placed upside down on the second glass plate and the soldering is repeated in order to also connect the metal covering of the latter to the bar, so that a completely glazed element is created.
In a preferred embodiment of this manufacturing method, a piece of the spacer bar corresponding to the scope of the finished glazing is used, which is adapted to the course of the metal covering 15 and united at the converging ends, so that a closed gap is created. The spacer bar or strip can be stored for example on a roll near the workplace to cut the required pieces. The width of this strip can vary, depending on the desired distance between the glass plates, which determines the size of the dead air space. Two widths have become more or less commercially available, namely 6.25 and 12.5 mm.
After the glazing has been completed, the spacer bar is usually provided with a fine opening through which a cannula is inserted into the air space in order to suck out the air and replace it with dry air or a relatively dry gas. The opening is then closed with a drop of solder. This procedure is intended to keep moisture as far as possible from the closed interim space and to protect the inner surfaces of the glass plates from moisture condensation.
It is obvious that the quality of glazing of the type described, both in terms of insulating properties and freedom from fogging, depends primarily on the hermetic seal between the glass plates, so that no moisture and dust-laden air can penetrate into the space. This in turn depends on a good soldered connection between the spacer bar and the metal covering of the glass plates.
The method described allows the production of a satisfactory mechanical connection between the spacer bar 12 and the glass plates 11, but does not guarantee that the space 13 is hermetically sealed since the finest openings can be present. In order to avoid such leaks, it is necessary to bring the solder to completely flow around the edges of the spacer bar 12, whereby the rounded portions 16 arise on both sides of the spacer bar, as FIG. 2 shows.
Of course, such soldered seams only form if the solder can flow freely between the abutting surfaces of the spacer bar and the metal covering of the glass plate. Previously, to achieve a hermetically sealed solder joint, a flux was applied to the connection points after the glazing had been assembled in the desired manner, after which the soldering iron had to be guided along the seam a second time.
While such a procedure is useful for eliminating leaks, it does not guarantee that the solder will completely cover the joint surfaces and also flow between them and thus form the desired rounding on both sides of the web.
Obviously, the formation of such a soldered seam that is rounded on both sides largely depends on whether the solder can be made to flow through so that it adheres tightly to the surfaces to be soldered. As stated earlier, the fluidity of the solder is increased by treating the surfaces with a flux. For the described use, it is desirable that at least the abutting surfaces, the edges of the web and the metal coverings of the glass plates are treated with a flux.
In order to ensure a firm connection and hermetic sealing between metal covering 15 and spacer bar 12, a new type of soldering process was developed, whereby the flux can be applied to the spacer strip before assembly and in no way affects the assembly. This method is only possible through the use of the soldering aid according to the invention, which then forms the layer 17 on the web and makes it suitable for soldering, the assembly work such as bending and cutting not exerting any disadvantageous influence on the soldering aid.
This flux layer is namely dry and sticks to the spacer strip so that it is not rubbed off during assembly and, due to its flexibility, does not peel off when the spacer is bent according to the outlines of the glass plates.
In addition, the present soldering aid does not lose its effectiveness if it remains exposed to the atmosphere for a long time, and has a relatively long shelf life, so that it can be applied to the spacer strip for a long time before it is used, whereupon it is then without special re Take precautions with regard to atmospheric influences. Furthermore, the flux is contained in a suitable carrier medium which allows it to be continuously applied to the spacer strips, so that sufficient lengths of the same, as required for the production of a large number of glazing units, can be treated.
Preferably, in the soldering aid according to the invention, the flux and the layer-forming substance are selected so that the soldering aid has high heat resistance. Since the spacer bars, as they are used in the production of multi-part glazing, are relatively narrow, it is important that the flux layer has a relatively high melting point so that it does not melt or decompose in its entire extent when the soldering iron along the first Soldered seam is performed, and then would show little or no effect when soldering the second seam.
The soldering aid according to the invention preferably contains a resin-like layer-forming substance and a soluble flux in a liquid carrier such as water or alcohol. For example, satisfactory flow properties were achieved when the lead spacers were immersed in an aqueous solution of a water-soluble polyvinyl alcohol and a soluble flux, such as hydrazine monohydrobromide. After use, the solvent evaporates and leaves a thin layer of flux that is firmly bonded to the lead strip by the layer-forming substance.
Information in percentages and parts, as used in the following and in the claims, relate to percentages by weight and parts by weight.
For example, a soldering aid containing 1 to 15 parts of a film-forming material, 1 to 8 parts of a flux and 0 to 0.1 part of a surfactant in 5 to 300 parts of solvent has given very good results. After it has been applied to the spacer bar and the solvent has evaporated, the film-forming substance is used to hold the flux on the lead strip. Various film-forming substances can be used, for example methyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, sodium carboxymethyl cellulose, acacia resin, thermoplastics, rosin and various film-forming polymers in the form of emulsions, e.g. Polyethylene and the like.
All of these substances show relatively good heat resistance, so that they do not melt or decompose completely when the first soldered seam is placed between the spacer bar and the metal covering of the first glass plate.
The flux should also have a relatively high melting point and only decompose slowly or lose its effectiveness only slowly when heat is applied. Of course, it must also meet the requirements placed on a flux in terms of effectiveness in the pretreatment of the surfaces to be soldered, in the present case both when used on lead or lead alloys and on copper alloys. Various fluxes were tried out and met the stated requirements. Examples include: hydrazine monohydrobromide, tartaric acid, citric acid and glutamic acid hydrochloride.
Small amounts of urea can be added to these substances, as is already common in the preparation of soldering auxiliaries. As a basic substance, urea in connection with the flux tends to increase the favorable flow-promoting effect and additionally neutralizes acid residues of the flux, which could adversely affect the metallic surfaces.
In order to achieve better wetting of the surface by the flux solution, a surface-active substance can be added. Organic, nonionic agents are preferably used. The layer-forming substance and the flux can be dissolved or dispersed in water or alcohol or a mixture thereof. The amount of solvent can vary within wide limits, depending on the desired concentration and viscosity of the solution to be used. In other words, the solvent should mainly serve to disperse or dissolve the layer former and the flux in a liquid carrier, in which case the solution or the dispersion can then be diluted as required.
While there are no specific limits to be observed, it has been found that satisfactory results can be achieved with 5 to 300 parts of solvent or dispersant.
Extremely favorable results were obtained with a soldering aid which contained 0.5 part of water-soluble, synthetic polyvinyl alcohol, 0.1 part of an organic nonionic wetting agent, 75 parts of distilled water, 8 parts of a flux and 75 parts of 91% isopropyl alcohol . As already stated, the wetting agent promotes wetting of the strip. In the present case, hydrazine monohydrobromide was used as the flux.
The additives were dissolved in a solvent consisting of equal parts of water and 91% isopropanol and formed an easy-to-apply solution that dried to form a firmly adhering flux layer, which was not destroyed even after repeated stress by processing the strip and a relatively good one Heat resistance exhibited.
Excellent results can be achieved with a soldering aid which contains 4 parts of a thermoplastic synthetic material, 2 parts of tartaric acid, 100 parts of 99% isopropanol and 2.5 parts of distilled water. The plastic used was a hard, finely divided and light-colored resin with a relatively high melting point. This substance serves primarily as a layer-forming agent, but also has a certain flow-promoting effect, which supports that of the tartaric acid in the pretreatment of the surfaces to be soldered.
Tartaric acid is one of the higher melting organic acids and has been found to be very effective both in terms of cleaning effect and in terms of the flow-promoting effect on the solder. The mixture gave a clear, yellow, low viscosity solution that could easily be applied continuously. After application, the solution quickly dried to form a non-adhesive layer, which was insensitive to moisture and resistant to oxidation and was extremely heat-resistant.
Relevant examples of further soldering aid mixtures are listed below. <I> Example 1 </I> A soldering aid with the following composition was prepared:
EMI0004.0000
2 <SEP> parts of <SEP> finely divided <SEP> resin
<tb> 1.5 <SEP> parts <SEP> citric acid
<tb> 0.75 <SEP> parts <SEP> urea
<tb> 100 <SEP> parts <SEP> isopropanol The finely divided resin u. the citric acid was dissolved in isopropanol, after which the urea was added to the solution. The flux remaining on the spacer bar after the solution had dried showed very good effectiveness and the melting point was relatively high, around 153.
<I> Example 2 </I> A soldering aid with the following composition was produced:
EMI0004.0002
2.1 <SEP> parts of <SEP> glutamic acid hydrochloride
<tb> 1,2 <SEP> 'file <SEP> urea
<tb> 4 <SEP> parts <SEP> rosin
<tb> 100 <SEP> parts of <SEP> methanol
<tb> 5 <SEP> drops <SEP> 37 <SEP>% <SEP> hydrochloric acid <SEP> (0.2 <SEP> parts by weight <SEP> parts
<tb> 37 <SEP>% <SEP> hydrochloric acid) First the rosin was dissolved in the methanol, then the glutamic acid hydrochloride and the urea in this order. The glutamic acid mediates the flow-promoting effect, supported by the colophonium and the urea. However, the main purpose of the colophonium is to act as a layer-forming agent.
The small amount of hydrochloric acid was added to clarify the solution and the amount of this additive may vary somewhat. In the present case, the hydrochloric acid was added dropwise until the solution of the other components in the alcohol cleared. The solution dried to a tough, elastic layer, which showed good flow-promoting effect and heat resistance. However, the latter was not as good as that of other film formers.
<I> Example 3 </I> A solution was prepared in a manner similar to that in Example 2, with the difference that 2 parts of colophonium were used instead of 4 parts. Example <I> 4 </I> A flux solution of the following composition was prepared: 150 parts of water 16 parts of hydrazine monohydrobromide 6 parts of polyethylene emulsion (4% aqueous emulsion) 0.1 part of surface-active substance The flux, hydrazine monohydrobromide, became the surface-active substance containing water added. The layer former, the polyethylene emulsion, was added to this solution. Any polyethylene emulsion can be used provided it is compatible with a nonionic wetting agent.
A preferred emulsion can be prepared from 60 parts of polyethylene, 16 parts of a nonionic network agent and 1.2 parts of morpholine.
<I> Examples 5 to 8 </I> Similar to Example 4, solutions were prepared with the difference that 24 parts, 1 part, 3 and 6 parts of polyethylene emulsion (4% aqueous emulsion; so there are 0.12 and 0.24 parts by weight of polyethylene contained in the final product in emulsified form) were used together with the other ingredients in the specified amount.
The soldering aid according to the invention can be applied to any length of the spacer strip which, thanks to the flexibility of the layer formed, can then be stored in rolls until it is used in the manufacture of the glazing. In Fig. 5, a device 18 is shown before, which is particularly suitable for applying the solution to the strips of any length and at the desired points. This device has a container 19 for receiving the solution and a roller 20 which is mounted in the side walls 22 by means of an axis 21 and which is rotatable and at least with its periphery dips into the solution. At least the peripheral part of the roll consists of absorbent material so that it is absorbed when the solution passes through it.
The roll can be made of fabric or felt, or its peripheral part can be coated with these materials. The spacer strip or web can then be unwound from the supply roll, guided over the roll soaked with the flux solution and, after drying, rolled up again until it is used. After drying, the solution leaves layer 17 on the strip. As shown, the layer only covers one broad side and the opposite narrow sides of the strip; of course, both broad sides could also be coated in this way.
However, the coating on only one side is sufficient, as has been shown, since it is particularly important that the narrow sides of the strip that receive the solder are pretreated so that the solder flows around these areas and penetrates between the strips and the metal coating.
The statements made show that the use of the soldering aid described enables the production of hermetic flat glazing with just one passage of the soldering iron. In other words, there is no need to carry out a second or final soldering when using the soldering aid according to the invention. In addition, it was found that perfect, tight soldering is possible without the spacer bar first having to be tin-plated in a complex process. This can of course still be done.
The soldering aid according to the invention not only simplifies the assembly and soldering of multi-part glazings to a great extent, but it also contributes to the formation of a stronger and more tight connection between the spacer strip and the glass plate. Another advantageous feature that the soldering aid according to the invention may have, and which has not yet been pointed out, is that it can form a dry, abrasion-resistant coating and generally does not stain the hands of the worker concerned. This means that the glass also remains clean when the glazing is assembled.
This is extremely important, because if the inner surfaces should become dirty during assembly, the glazing would be unusable, as the same can no longer be cleaned after the seal has been completed.