CN104039609B - 带有导电结构的聚合物板片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及带有导电结构的聚合物板片(I)，至少包括：聚合物基底(1)，其带有在聚合物基底(1)的表面(12)上的至少一个线路(2)；至少一个导电的、弹性的接触排条(3)，其与线路(2)的布置在聚合物基底(1)与接触排条(3)之间的子区域电气连接；以及至少一个固定元件(4)，利用其将接触排条(3)夹紧到聚合物基底(1)的表面(12)处，其中，固定元件(4)与聚合物基底(1)构造成一体。

Description

带有导电结构的聚合物板片
技术领域
本发明涉及带有导电结构的聚合物板片(Scheibe)、用于聚合物板片的制造的方法以及其使用。
背景技术
机动车的板片经常设有导电结构，通过其例如满足加热或天线功能。在含有玻璃的板片中可将这种导电结构作为加热或天线导体例如以含银的糊状物的形式印刷到板片表面上且进行部分地焙烧。通过同样印刷的汇流排和焊接在其上的、用于连接车内电气设备(Bordelektrik)的联接元件可达到导体的稳定的电气接触。
为了降低车辆重量，在汽车制造中逐渐增多地使用包含塑料的汽车玻璃(Verscheibung)，例如用作后窗玻璃、侧部玻璃或顶板。对于这样的板片，还可期望加热或天线功能。例如在文献US 5 525 401 A中针对塑料板片还已经提出印刷的导电结构。然而在工业生产中不可提供可印刷到塑料表面上的这样的丝网印刷糊状物，其可如同用于高效地加热所需要的那样好地导电。
用于塑料板片的导电结构可以薄的金属线的形式来实现。可将金属线和可能汇流排施加到薄的塑料薄片上，其紧接着与板片体相连接。为此使塑料薄片与早先制成的板片体粘在一起或放入到注模中且通过薄片夹物模压(Folienhinterspritzung)与板片体相连接。例如由文献DE 35 06 011 A1、EP 7 857 B1和DE 101 47 537 A1已知这种解决方案。金属线可靠地固定在塑料薄片与板片体之间且防止损坏。然而，金属线和可能汇流排不可简单地与车内电气设备相连接，因为其不可从外部接近。金属线或汇流排的端部或与金属线相连接的插塞式联接部可在板片边缘内引导且在此处进行电气接触。然而因为板片在安装位置中典型地沿着边缘由框架包围，所以使电气接触变得困难且易于损坏。
文献DE 199 27 999 A1公开了一种合成树脂-窗户板片，其通过设有电导体的合成树脂薄片的薄片夹物模压制成。为了电气接触，在薄片中设置有孔。在孔的区域中布置有金属层或金属板，其固定在薄片与板片体之间且与导体接触。通过孔可使金属层与联接元件接触，其通过固定销固定在板片体的表面处或通过在联接元件的下侧处抓紧的固定在板片体上。然而，由于在电导体与联接元件之间引入有作为连接部的金属层，板片的制造很昂贵且易于出现缺陷。因为金属层在薄片夹物模压时被引入到板片中，所以电气接触的方法限于根据文献DE 199 27 999 A1的教导制成的板片。
金属线还可直接引入到塑料板片的表面中，这例如由文献US 2006/0232972 A1已知。在此将加热丝热地嵌入到塑料体的表面中。将加热丝的每个端部与固定在塑料体上的电的联接元件焊在一起。电气接触易出故障：如果在两个联接元件之间的导电的连接例如由于加热丝的折断中断，则加热功能完全失效。此外，在文献US 2006/0232972 A1中并未教导可如何将联接元件可靠地固定在板片体上。
发明内容
本发明的目的在于提供带有导电结构的聚合物板片以及用于聚合物板片的制造的方法，其中，导电结构简单且可靠地进行电气接触。
根据本发明，本发明的目的通过根据带有导电结构的聚合物板片来实现。优选的实施方案通过根据本发明的备选方案实施。
根据本发明的带有导电结构的聚合物板片至少包括以下特征：
－ 聚合物基底，其在聚合物基底的表面上带有至少一个线路(Leiterbahn)，
－ 至少一个导电的、弹性的接触排条(Kontaktschiene)，其与线路的布置在聚合物基底与接触排条之间的子区域电气连接，以及
－ 至少一个固定元件，利用其将接触排条夹紧到聚合物基底的表面处，
其中，固定元件与聚合物基底构造成一体。
聚合物基底的表面如此设计，即根据本发明的一个固定元件或根据本发明的多个固定元件作为聚合物基底的部件来提供。于是，在本发明的意义中，固定元件与聚合物基底构造成一体。固定元件不是与基底分开的、例如必须通过粘接或拧紧与基底相连接的元件。
聚合物基底优选通过注射成型提供。注模在此在面向内腔的表面处具有凹处。为了制造聚合物基底，将熔融的聚合物材料注入到注模的内腔中。在聚合物材料硬化之后可将聚合物基底从注模取出。通过注模中的凹处在聚合物基底的表面处布置有这样的结构，其根据本发明用作用于接触排条的固定元件。
备选地，可为聚合物基底例如在第一注射成型步骤中提供有光滑的表面，且紧接着将固定元件在第二注射成型步骤中模制到光滑的表面处。
根据本发明，接触排条有弹性。这意指接触排条形状稳定且在弹性极限之下变形(例如轻微的弯曲)之后在取消力作用时返回到原有的形状中。
根据本发明，接触排条可导电。因此可通过接触排条实现线路与外部的电的系统(例如电源)的电气连接。线路包括这样的子区域，其布置在接触排条与基底的表面之间且与接触排条导电地接触。线路至少通过其背对聚合物基底的侧部与接触排条相连接。因此，线路的电气接触面(通过其在线路与接触排条之间提供导电的连接)背对基底的表面。由此有利地通过从上面夹紧到基底的表面处的接触排条达到线路的简单的电气接触。
由于夹紧到基底的表面处的接触排条的弹性而维持作用到线路上的压力，其保证在接触排条与线路之间的持久稳定的电气连接。比起例如在线路借助于导电的胶的电气接触中的情况，该连接明显更稳定。这是本发明的一个很大的优点。因为借助于已经在基底上存在的、与基底构造成一体的固定元件进行接触排条的夹紧，所以不需要其他的加工步骤，例如钻孔或钎焊，其可能破坏基底。接触排条可以非常简单的方式与基底的表面持久稳定地相连接。这是本发明的另一很大的优点。
接触排条具有设置成用于接触线路且夹紧到聚合物基底的表面处的至少一个区域。该区域优选具有矩形的基面。但该区域还可具有带有其他形状的基面，例如具有弯曲的四角形、卵形、椭圆形或圆形部段的形状。接触排条的设置成用于夹紧的区域的厚度优选为0.5mm至5mm，特别优选地为1mm至3mm。这在接触排条的稳定性和弹性的可变形性方面特别有利。接触排条的宽度优选为3mm至50mm，特别优选地为5mm至20mm。这在在接触排条与基底的表面之间的稳定的连接和线路的稳定的电气接触方面特别有利。在本发明的意义中，利用宽度表示线路沿着其伸延的接触排条的尺寸。线路优选沿着接触排条的整个长度伸延，更确切地说沿着接触排条的设置成用于夹紧的区域的整个长度延伸。这意指线路在基底与接触排条之间的区域中不具有中断。这在根据本发明的板片的简单的制造和线路的稳定的接触方面特别有利。
接触排条的长度可很宽地变化且因此突出地匹配在个别情况下的要求。如果多个平行伸延的线路与接触排条接触，则由线路的数量和相邻的线路的距离得到接触排条的最小的长度。接触排条的长度例如为5cm至50cm。接触排条在安装位置中优选布置成平行于基底的表面。取决于根据本发明的固定元件的类型，接触排条还可具有孔、切口或其他的形状特征。
本发明的一个特别的优点是优选彼此平行伸延的多个线路可通过接触排条以简单且快速的方式来一起进行电气接触。因此不需要安装使平行的线路彼此连接的其他的导电元件。
接触排条优选含有钨、铜、镍、锰、铝、银、铬、钴和/或铁、以及它们的混合物和/或合金。
接触排条特别优选地含有金属或合金，由此保证接触排条的弹性。接触排条优选至少含有优质钢、含铬的不锈钢或弹簧钢。
在接触排条中还可例如通过冲压或铣削引入轮廓。于是，接触排条的朝向基底的表面不是平的，而是具有一个或多个隆起部。隆起部例如在垂直于基底的表面通过接触排条的宽度的截面中具有圆形部段或椭圆形部段的轮廓。隆起部优选沿着接触排条的长度延伸。于是线路并未沿着接触排条的整个宽度与接触排条接触，而是仅与隆起部的区域接触。由此提高夹紧的接触排条施加到线路上的压力且有利地提高电气接触的稳定性。有利地在接触排条的表面中达到局部受限的、可再现的接触区域。此外，接触排条可在这种情况下含有这样的材料，其本身并不保证接触排条的根据本发明的弹性，因为可通过引入的轮廓有利地实现接触排条的加强。于是接触排条例如可含有铜。
接触排条优选涂覆有镍、锡、铜和/或银。层厚度优选为0.1μm至20μm，特别优选地为6μm至12μm。涂层的特别的优点在于接触排条的提升的载流能力和腐蚀稳定性。
接触排条可在夹紧到基底的表面处之前设有预应力。例如可使接触排条沿着其长度弯曲。接触排条优选如此弯曲，即其端部在与基底连接时指离基底。通过预应力提高接触排条的压紧力且有利地提升电气接触的稳定性。
通过接触排条使线路与布置在板片之外的外部的电的系统相连接。电的系统例如为增益器、控制单元或电源。至外部的电的系统的线缆例如可与接触排条的设置成用于夹紧到聚合物基底的表面处的区域的背对基底的表面相连接，例如通过钎焊、熔焊、粘接、压接(Crimpen)或卡接。
在本发明的一种优选的设计方案中，接触排条包括这样的区域，其设置成用于连接外部的电的系统且放置到设置成用于夹紧到聚合物基底的表面处的区域处。在本发明的意义中将该区域表示为联接区域。联接区域优选放置到设置成用于夹紧的区域的侧部边缘处且并未布置在设置成用于夹紧的区域的背对基底的表面上。这在接触排条的简单的制造方面特别有利。联接区域特别优选地设计为标准的平型插拔连接器，在其上可插装至外部的电的系统的连接线缆的联结部。于是接触排条提供至外部的电的系统的接口。该特别的优点在于根据本发明的板片与外部的电的系统的简单且快速的连接。不需要附加的工作步骤，例如接触排条与联接元件的钎焊或熔焊。但联接区域例如还可具有孔，在该孔处可拧紧至外部的电的系统的线缆。至外部的电的系统的线缆还可备选地钎焊、熔焊、压接或粘接到联接区域处。
根据本发明，聚合物基底在表面处具有与基底构造成一体的至少一个固定元件。在此利用表面表示在固定元件旁边的优选光滑的面。固定元件或者本身或结合其他的元件适合于将接触排条夹紧到基底的表面处。借助于固定元件达到基底和接触排条的持久稳定的连接。由此还达到接触排条和线路的布置在接触排条与基底之间的子区域的持久稳定的电气连接。
在一种有利的设计方案中，固定元件以钩子的方式来设计。这种钩子优选具有第一子区域，其联接到基底的表面处且布置成垂直或近似垂直于基底的表面。在钩子的第一子区域处联接有第二子区域，其朝接触排条的方向上延伸且至少部分地布置在接触排条的背对基底的侧部处。通过第二子区域将压紧力施加到接触排条上，优选施加到接触排条的背对基底的表面上。原则上，如果两个钩子合适地布置在接触排条的相对而置的边缘处，可将接触排条通过两个这样的钩子夹紧到基底的表面处。优选将多个钩子布置成围绕接触排条。相邻的两个钩子沿着接触排条的边缘的距离优选为1cm至10cm。这在在基底与接触排条之间的稳定的卡夹连接方面特别有利。钩子的第一子区域优选邻接到接触排条的边缘处。由此防止接触排条平行于基底的表面的滑动。根据本发明，钩子的形状和尺寸如此选择，即接触排条稳定地夹紧到基底的表面处且不具有垂直于基底的表面的运动自由度。钩子的尺寸在个别情况下尤其与接触排条的厚度相关。钩子沿着接触排条的边缘的宽度优选为1mm至10mm。为了夹紧，将接触排条优选在钩形的固定元件之间压向基底的表面，这典型地与固定元件的暂时的弯曲相关联。固定元件的尺寸(尤其固定元件的材料强度)和钩子的第二子区域的形状和参数如此选择，即可实现固定元件的这种可逆的弯曲，而没有损坏。
在一种备选的有利的设计方案中，固定元件成型为销，其布置成垂直或近似垂直于基底的表面。销可具有平行于基底的表面的、例如三角形、矩形、卵形或多边形的截面，优选圆形截面。销平行于基底的表面的长度和宽度优选为2mm至10mm。这在在接触排条与基底之间的稳定的连接方面特别有利。接触排条具有一个或多个孔，固定元件引导穿过该孔。为此合适地选择接触排条中的孔的数量、相对的布置、形状和大小。每个固定元件的高度如此合适地来选择，即固定元件突出超过接触排条。在将接触排条压紧到基底的表面处之后，将接触排条借助于至少一个固定元件持久稳定地夹紧到基底的表面处。为此，例如可加热每个固定元件的指离基底的顶部且使之合适地变形，从而接触排条不具有垂直于基底的表面的运动自由度。优选在每个固定元件上安装(优选插装)有起固定作用的元件，通过其将压紧力施加到接触排条上。起固定作用的元件优选含有至少一种金属或合金，例如钢，但还可含有聚合物。合适的起固定作用的元件例如为Starlock®保持环。但还可使用以其他方式设计的起固定作用的元件，其在安装位置中并未从固定元件松开。
原则上可将接触排条通过带有插装的起固定作用的元件的固定元件夹紧到基底的表面处。例如可将平地成型的接触排条利用单独的固定元件夹紧到弯曲的聚合物基底处。弹性的接触排条由于夹紧到弯曲的基底处而弯曲。接触排条的弹性引起接触排条到聚合物基底处的压紧力。由此提供线路的持久稳定的电气接触。
优选地，接触排条通过带有插装的起固定作用的元件的至少两个固定元件夹紧到基底的表面处。由此有利地提高线路的电气接触的稳定性。特别优选地，多个固定元件沿着接触排条的长度来布置。还可沿着接触排条的长度布置多排固定元件。相邻的两个固定元件的距离优选为1cm至15cm，例如10cm。这在在基底与接触排条之间的稳定的卡夹连接方面特别有利。
根据本发明，在外部的电的系统与线路之间的电气连接通过导电的接触排条来实现。在一种有利的设计方案中，在基底的表面与在接触排条的区域中的线路之间和/或在接触排条与线路之间布置有附加的汇流排。一个汇流排或多个汇流排的特别的优点在于改善的电气接触，尤其当多个线路与接触排条电气连接时。
汇流排优选含有钨、铜、镍、锰、铝、银、铬、锡和/或铁、以及它们的混合物和/或合金，特别优选地含有钨和/或铜。汇流排优选具有10μm至200μm的厚度，特别优选具有50μm至100μm的厚度。汇流排的宽度(汇流排沿着宽度与线路相连接)优选为2mm至100mm，特别优选地为5mm至20mm。汇流排的长度可很宽地变化且因此突出地匹配在个别情况下的要求。如果多个平行伸延的线路接触，则由线路的数量和相邻的线路的距离得到汇流排的最小的长度。汇流排的长度例如为5cm至50cm。
汇流排优选涂覆有镍、锡、铜和/或银。层厚度优选为0.1μm至20μm，特别优选地为6μm至12μm。涂层的特别的优点在于汇流排的提升的载流能力和腐蚀稳定性。
在基底的表面与在接触排条的区域中的线路之间的汇流排优选利用双面胶带或粘合剂固定在基底上。由此有利地使得汇流排、线路和接触排条的电气连接变得容易且汇流排持久地固定在基底的表面上。
如果在基底的表面与在接触排条的区域中的线路之间和在接触排条与线路之间相应布置有汇流排，则可使两个汇流排借助于焊料相互连接。于是线路嵌入焊料中，这有利地引起改善的和更稳定的电气接触，即使当线路本身不可焊接时。在此优选使用无铅焊料，因为由于报废汽车准则2000/53/EG在欧共体内含铅的焊料必须通过无铅的焊料代替。焊料优选含有锡和铋、铟、锌、铜、银或其组合物。锡在焊料组合物中的份额为3%至99.5%(重量百分比)，优选为10%至95.5%(重量百分比)，特别优选地为15%至60%(重量百分比)。铋、铟、锌、铜、银或其组合的份额在焊料组合物中为0.5%至97%(重量百分比)，优选为10%至67%(重量百分比)，其中，铋、铟、锌、铜或银的相应的份额可为0(重量百分比)。焊料组合物可含有带有份额为0至5%(重量百分比)的镍、锗、铝或磷。焊料组合物完全特别优选地含有Bi40Sn57Ag3、Sn40Bi57Ag3、Bi59Sn40Ag1、Bi57Sn42Ag1、ln97Ag3、Sn95.5Ag3.8Cu0.7、Bi67ln33、Bi33ln50Sn17、Sn77.2ln20Ag2.8、Sn95Ag4Cu1、Sn99Cu1、Sn96.5Ag3.5或其混合物。
在一种优选的实施方案中，线路借助于超声波嵌入施加到聚合物基底上。在此将超声焊极优选借助于多轴机器人和受力控制的工具补偿部(Werkzeugausgleich)在聚合物基底的内侧上来引导。受力控制的工具补偿部使得能够实现超声焊极的位置匹配于聚合物基底的三维的几何结构。超声焊极将由超声波发生器产生的高频的机械振荡(超声)传递到聚合物基底上。在此产生热且聚合物基底的内侧的表面层熔化。将线路引入到熔化的表面层中。为此，超声焊极在其顶部处引导金属线，其中，金属线通过在超声焊极附近的金属线线轴持续地提供。例如由文献US 6 023 837 A已知作为超声焊极的适合的工具。
线路到聚合物基底中的穿透深度优选为线路的厚度的50%至90%，特别优选地为60%至75%。线路借助于超声波嵌入的简单的施加在在线路与聚合物基底之间的稳定的连接方面特别有利。
线路的至少一个区段嵌入到聚合物基底中。线路可沿着其整个长度嵌入到聚合物基底中。这在在聚合物基底与线路之间的稳定的连接方面特别有利。
在本发明的一种有利的设计方案中，线路的设置成用于电气接触接触排条的区域并未嵌入到聚合物基底中。在这种情况下可在在接触排条的区域中的线路与聚合物基底之间布置附加的汇流排。
但线路还可通过其他的方法施加到聚合物基底施加上。线路原则上可以对本领域技术人员而言所有已知的方法施加到聚合物基底上，只要设置成用于接触接触排条的子区域从聚合物基底的表面突出。相比于现有技术，本发明的一个很大的优点是与线路的施加无关的借助于接触排条的根据本发明的电气接触的应用性。线路例如可在加热聚合物基底之后被压入到聚合物基底的表面中，例如这在文献DE 35 06 011 A1中进行了说明。线路还可施加到聚合物承载薄片上，其然后可与聚合物基底粘在一起。如果线路在此应嵌入在承载薄片与聚合物基底之间，则线路的至少一个端部必须突出超过承载薄片的边缘，以便在粘接承载薄片与基底之后易于接触。
线路含有至少一种金属(优选钨、铜、镍、锰、铝、银、铬和/或铁)以及它们的混合物和/或合金。线路特别优选地含有钨和/或铜。由此获得特别好的结果。
在一种优选的设计方案中，根据本发明的板片为可加热的板片。在此，线路与根据本发明的两个接触排条导电地相连接。优选至少两个(典型地多个)线路与两个接触排条相连接。在接触排条之间施加电势差的情况下，电流流动通过线路中的每个。线路由此变热，其因此能够主动加热聚合物板片。
通过两个接触排条有利地提供线路的稳定的电气接触。每个线路与两个接触排条电气连接，且为线路与其余的线路无关地供给电压。因此，一个线路的损坏有利地并未导致板片的主动的加热完全失灵。
线路的厚度优选为10μm至300μm，特别优选地为25μm至150μm。这在聚合物板片的透明度、引入的加热功率和避免短路方面特别有利。
线路优选在两个接触排条之间直线地伸延。但线路还可例如波浪状、曲流状或以Z字形的形式在两个接触排条之间伸延。相邻的两个线路的距离优选在线路的整个长度上恒定。但相邻的两个线路的距离还可在两个接触排条之间的走向中变化。
线路可在任何任意的方向上伸延，优选水平地或竖向地伸延。
在相邻的两个线路之间的距离优选为5mm至30mm，特别优选地为6mm至20mm。这在聚合物板片的透明度和引入到线路上的加热功率的分配方面特别有利。线路的长度可很宽地变化且因此容易地匹配与在个别情况下的要求。线路例如具有5cm至150cm的长度。
相邻的线路可在接触排条的背对其他的接触排条的侧部上相互连接。因此线路可以唯一的加热丝的形式施加到聚合物基底上，其中，加热丝在施加之后包括两个或多个区段，其设置为线路且环状地(schleifenartig)相互连接。加热丝的设置为线路的每个区段在一端的区域中与第一接触排条相连接，而在另一端的区域中与第二接触排条相连接。加热丝在接触排条的区域中和在接触排条之间的每个区段形成线路。
备选地，相邻的线路可在接触排条的背对其他的接触排条的侧部上并未相互连接。线路因此以多个加热丝的形式施加到聚合物基底上，其中，每个加热丝在一端的区域中与第一接触排条相连接，而在另一端的区域中与第二接触排条相连接。每个加热丝包括在接触排条的区域中和在接触排条之间的线路。
还可将多于两个的接触排条布置在聚合物基底上。因此例如可实现彼此不相关的多个加热区域。例如线路的形成第一加热区域的部分可与第一接触排条和第二接触排条相连接，而线路的形成第二加热区域的另一部分可与第三接触排条和第四接触排条相连接。彼此不相关的两个加热区域例如还可由此实现，即所有的线路与第一接触排条相连接。线路的形成第一加热区域的部分附加地与第二接触排条相连接，而线路的形成第二加热区域的另一部分附加地与第三接触排条相连接。当然，根据本发明，还可实现多于两个的彼此不相关的加热区域。
聚合物基底优选是平坦的，或者轻微地或者明显地在空间的一个方向上或在空间的多个方向上弯曲。
聚合物基底优选至少局部地是透明的。聚合物基底可以是无色的、着色的或上色的。聚合物基底可以是透明的或模糊的。
聚合物基底优选至少含有聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈(Polynitrile)、聚酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、苯乙烯－丙稀腈(SAN)、丙烯酸酯-苯乙烯-丙烯腈(ASA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯-聚碳酸酯(ABS/PC)和/或它们的共聚物或混合物。
聚合物基底特别优选地含有聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和/或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。这在聚合物基底的透明度、加工、强度、耐候性和化学稳定性方面特别有利。
聚合物基底优选具有1mm至10mm的厚度，特别优选地具有3mm至5mm的厚度。这在聚合物基底的强度和加工方面特别有利。聚合物基体的尺寸可很宽地变化且取决于根据本发明的使用。聚合物基底优选具有100cm2至3m2的面积，例如具有1.5m2的面积，这对于车辆的和在结构和建筑领域中的板片很常见。
出于美观原因，可期望线路借助于接触排条的电气接触部不可通过聚合物基底看见。为此例如可为聚合物基底在接触排条的区域中着色或使之变黑。聚合物基底例如还可通过多构件注射成型制成，其中，聚合物基底在在其上应布置接触排条的区域中包括不透明的构件，其盖住电气接触部通过聚合物基底的可见性。
聚合物基底的不透明的构件含有优选至少一种色料。通过色料达到构件的不透明性。色料可含有无机和/或有机颜料和/或色素。色料可是彩色的或无色的。合适的色料对于本领域技术人员而言是已知的且例如可在英国染色师和调色师协会(British Society of Dyers and Colorists)和美国纺织品药剂师和调色师协会(American Association of Textile Chemists and Colorists)的颜色指数中进行查阅。优选将黑色颜料用作色料，例如炭黑颜料(炭黑)、苯胺黑、骨黑、铁黑、尖晶石黑(Spinellschwarz)和/或石墨。由此达到黑色的不透明的构件。
备选地可将丝网印刷覆盖物(Abdecksiebdrucke)施加到聚合物基底的表面上。
在本发明的一种有利的设计方案中，在聚合物基底的背对接触排条的表面上施加有保护涂层，以便保护根据本发明的板片不受环境影响。优选使用热硬化或紫外线硬化的、基于聚硅氧烷、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和/或聚氨酯的涂装系统。保护涂层优选具有1μm至50μm的层厚度，特别优选地具有2μm至25μm的层厚度。特别的优点在于聚合物基底通过保护涂层的提高的耐刮伤性和和耐候性。
除了上色的化合物和颜料之外，保护涂层还可含有紫外线阻断剂、防腐剂以及用于提高抗刮伤强度的成分(例如纳米微粒)。
保护涂层例如可通过浸渍方法、溢流方法或喷射方法施加到聚合物基底上。保护涂层在施加之后优选经由温度和/或紫外线输入来硬化。
适合作为保护涂层的产品例如是AS4000、AS4700、PHC587或UVHC300，其由Momentive公司提供。
此外，根据本发明，本发明的目的通过用于制造带有导电结构的聚合物板片的方法来实现，其中，至少：
a) 提供聚合物基底，其在表面处含有至少一个与聚合物基底构造成一体的固定元件，
b) 将至少一个线路安装在基底的表面处，以及
c) 将至少一个接触排条在线路的区域中借助于固定元件夹紧到基底的表面处。
在一种有利的实施方案中，线路借助于超声嵌入安装在基底的表面处。在另一有利的实施方案中，在安装线路之前将汇流排安装优选粘接在基底的表面上。汇流排在此定位在基底的表面的区域中，其设置成用于夹紧接触排条。线路的用于超声波嵌入的超声焊极可引导经过汇流排，从而将线路在汇流排两侧嵌入到聚合物基底的表面中。
带有导电结构的聚合物板片优选用作用于陆运、空运和水运交通的运输工具的板片或板片的组成部分，尤其用作机动车和轨道车辆的后窗玻璃、挡风玻璃、侧部玻璃、顶板、灯盖和/或扰流板。带有导电结构的聚合物板片还可以功能的和/或装饰的单件或作为安装件使用在家具和仪器中。聚合物板片尤其用作带有加热和/或天线功能的板片，其中，将根据本发明的一个线路或根据本发明的多个线路用作加热导体和/或天线导体。
附图说明
借助附图和实施例对本发明作进一步阐述。附图为示意性的图示且比例并非正确。附图并未以任何方式限制本发明。其中：
图1显示了根据本发明的板片的第一设计方案的俯视图，
图2显示了根据本发明的板片的另一设计方案的俯视图，
图3显示了沿着A-A'通过根据图1的板片的剖面，
图4显示了在夹紧接触排条之前沿着A-A'通过根据图1的板片的剖面，
图5显示了沿着A-A'通过根据本发明的板片的另一设计方案的剖面，
图6显示了沿着B-B'通过根据图1的板片的剖面，
图7显示了沿着B-B'通过根据本发明的板片的另一设计方案的剖面，
图8显示了沿着C-C'通过根据图2的板片的剖面，
图9显示了沿着C-C'通过根据本发明的板片的另一设计方案的剖面，以及
图10显示了用于制造带有导电结构的聚合物板片的根据本发明的方法的详细的流程图。
具体实施方式
图1、图3和图6相应显示了根据本发明的带有导电结构的聚合物板片(I)的细节。聚合物板片(I)设置为可加热的板片。聚合物板片(I)含有聚合物基底1。聚合物基底1含有聚碳酸酯(PC)且具有4mm的厚度。在聚合物基底的表面12上布置有八个线路2。线路2彼此平行且水平地来布置。线路2含有钨且具有70μm的厚度。在相邻的两个线路2之间的距离为15mm。线路2借助于超声波嵌入以其整个长度嵌入到聚合物基底1中，其中，穿透深度为大约40μm。此外，聚合物板片(I)含有两个接触排条3。每个线路2的第一端部区域与第一接触排条3电气连接，且每个线路2的第二端部区域与第二接触排条3电气连接。在此，线路2的端部区域布置在聚合物基底1与接触排条3之间。线路2为唯一的加热丝的区段，加热丝以环状地彼此连接的直的区段施加到聚合物基底1上。因此，相邻的线路2通过加热丝的区域相互连接，其中，连接交替地在第二接触排条3的背对第一接触排条3的侧部和第一接触排条3的背对第二接触排条3的侧部上来进行。
接触排条3含有优质钢。每个接触排条3的设置成用于夹紧到聚合物基底1的表面12处的区域具有矩形基面，其带有15mm的宽度和80mm的长度。接触排条的厚度为1.5mm。
此外，聚合物板片(I)含有固定元件4，其与聚合物基底1成型成一体。固定元件4设计为钩子。环绕地围绕每个接触排条3布置有六个固定元件4。通过固定元件4将每个接触排条3持久稳定地夹紧到聚合物基底1的表面12处。由此将接触排条3压向线路2，因此在接触排条3与线路2之间提供持久稳定的电气连接。通过夹紧的接触排条3提供线路2的简单的电气接触，其中，不需要昂贵的附加的工作步骤，例如钎焊或熔焊，并且其中，比起例如借助于导电的胶，实现明显更稳定的连接。
每个接触排条3包括联接区域5，其设置成用于连接未示出的外部电源。联接区域5放置到设置成用于夹紧到聚合物基底1的表面12处的矩形区域的背对其他的接触排条3的纵向边缘处且布置在其侧部。联接区域5设计为标准的平型插拔连接器，在其上可插装未示出的连接线缆的联结部以用于供电。因此接触排条3有利地提供有用于外部供电的接口，从而不需要其他的工作步骤，例如焊接接触排条3与电气联接元件。
在两个接触排条3之间施加电势差的情况下电流流动通过每个线路2。在此产生的热使得能够积极地加热聚合物板片(I)。由于单独的线路2的彼此不相关的电气接触，一个线路2的损坏有利地并未导致聚合物板片的加热的完全失灵。
图2和图8相应显示了根据本发明的聚合物板片(I)的备选的设计方案的细节。在聚合物基底1的表面12上布置有作为线路2的六根加热丝。在电气接触的区域中，线路2并未嵌入到聚合物基底1中。在每个接触排条3与线路2之间布置有附加的汇流排6。在每个接触排条3的区域中将另一汇流排6布置在基底1的表面12与线路2之间。汇流排6含有铜且具有100μm的厚度。汇流排6镀有锡。汇流排6的长度和宽度相应于接触排条3的长度和宽度。通过汇流排6进一步改善线路2的电气接触。在基底1的表面与线路2之间的汇流排6通过双面胶带9固定在基底1上。
每个接触排条3借助于三个固定元件4夹紧到聚合物基底1的表面12处。固定元件4设计为销。固定元件4具有平行于基底1的表面12的圆形截面，带有5mm的直径。接触排条3和汇流排6具有圆形的孔，固定元件4引导通过该孔。在接触排条3的背对基底1的侧部上将起固定作用的元件8插装到每个固定元件4上。起固定作用的元件8例如为Starlock®保持环(圆轴，物品编号8153)，其在插装之后不再可从固定元件4松开。通过固定元件4与起固定作用的元件8将每个接触排条3持久稳定地夹紧到基底1的表面12处。由此将接触排条3压向线路2，因此在接触排条3与线路2之间提供持久稳定的电气连接。
每个接触排条3的联接区域5放置在设置成用于夹紧到聚合物基底1的表面12处的矩形区域的横向边缘处。
图3显示了沿着A-A'通过根据图1的根据本发明的聚合物板片(I)的剖面。可看出聚合物基底1、嵌入其中的线路2、接触排条3、与基底1成型成一体的固定元件4以及接触排条3的设置成用于连接外部电源的区域5。
图4显示了在接触排条3夹紧到基底1处之前图3的聚合物板片(I)。接触排条3沿着其长度弯曲，从而其端部指离基底。接触排条3由此设有预应力，由于接触排条3的根据本发明的弹性而在夹紧之后保持该预应力。通过预应力提高接触排条3的压紧力且有利地提升电气接触的稳定性。
为了夹紧，将接触排条3在固定元件4之间压紧到基底1的表面12处。由此使固定元件4暂时弯离接触排条3。
图5以图1和3的实施例的延续显示了根据本发明的聚合物板片(I)的备选的设计方案。在电气接触的区域中，线路2并未嵌入到聚合物基底1中。在每个接触排条3的区域中，汇流排6布置在基底1的表面12与线路2之间。通过汇流排6进一步改善线路2的电气接触。汇流排6通过双面胶带9固定在基底1上。
钩形的固定元件4的第一子区域布置成近似垂直于基底1的表面12。在第一子区域处联接有第二子区域，其朝接触排条3的方向上延伸且布置在接触排条3的背对基底1的侧部处。固定元件4的两个子区域在所显示的实施例中布置成彼此成大约30°的角度。由此实现第二子区域的柔性，这有利地使得接触排条3的安装变得容易。
接触排条3设有含银的涂层10，其层厚度为10μm。由此有利地提高接触排条3的载流能力和腐蚀稳定性。
在聚合物基底1的背对接触排条3的表面上施加有保护涂层11。保护涂层11含有基于聚硅氧烷的热硬化的漆且具有15μm的层厚度。通过保护涂层11有利地保护聚合物基底1不受环境影响(例如气候)和机械作用。
图6显示了沿着B-B'通过根据图1的根据本发明的聚合物板片(I)的剖面。可看出聚合物基底1、嵌入其中的线路2、接触排条3、与基底1成型成一体的固定元件4以及接触排条3的设置成用于连接外部电源的区域5。
图7以图1和6的实施例的延续显示了根据本发明的聚合物板片(I)的备选的设计方案。每个接触排条3的联接区域5在该实施例中布置在接触排条3之上。在每个接触排条3中压入有轮廓。因此接触排条3的朝向基底的表面具有两个隆起部，其在截面中具有圆形部段的轮廓且沿着接触排条3的长度延伸。线路2通过每个隆起部的区域与接触排条3相接触。由此提高压力(夹紧的接触排条3将该压力施加到线路2上)且有利地提高电气接触的稳定性。
图8显示了沿着C-C'通过根据图2的根据本发明的聚合物板片(I)的剖面。可看出聚合物基底1、线路2、带有设置成用于连接外部电源的区域5的接触排条3、汇流排6以及与基底1成型成一体的带有起固定作用的元件8的固定元件4。
图9以图2和8的实施例的延续显示了根据本发明的聚合物板片(I)的备选的设计方案。布置在接触排条3的区域中的两个汇流排6借助于焊料7相互连接。焊料7含有57％(重量百分比)的铋、42％(重量百分比)的锡和1％(重量百分比)的银。虽然含有钨的线路2本身不可焊接，但将线路2嵌入焊料7之中。由此有利地达到改善的和更稳定的电气接触。
图10显示了用于制造带有导电结构的聚合物板片(I)的根据本发明的方法的实施例的流程图。
制造根据本发明的带有导电结构的聚合物板片(I)的试样。聚合物基底1通过注射成型制成带有固定元件4。在此使用根据图1和图2的固定元件4。紧接着借助于超声波嵌入将线路2嵌入到基底1的表面12中。将两个接触排条3借助于固定元件4夹紧到基底1的表面12处且在此与线路2接触。通过在接触排条3之间施加电势差实现积极地加热聚合物板片(I)。
通过与聚合物基底1构造成一体的固定元件4可将接触排条3简单地夹紧到聚合物基底1处。在基底1与接触排条3之间的连接应持久稳定。由此还在接触排条3与线路2之间达到持久稳定的电气连接。根据本发明来接触的线路2能够在很短的时间内实现从聚合物板片除去冷凝的空气湿气和冰。由于每个线路2借助于接触排条3的电气接触，即使单个的线路2的故意引起的损坏也并未导致加热效果的完全失灵。
对本领域技术人员来说，令人出乎意料和吃惊的是可以简单的方式实现线路2的稳定的且可容易安装的电气接触。
参考标号列表
(I) 带有导电结构的聚合物板片
(1) 聚合物基底
(2) 线路
(3) 接触排条
(4) 固定元件
(5) (3)的联接区域
(6) 汇流排
(7) 焊料
(8) 起固定作用的元件
(9) 双面胶带
(10) (3)的涂层
(11) (1)的保护涂层
(12) (1)的表面
A-A' 剖面线
B-B' 剖面线
C-C' 剖面线。

Claims (22)

1.一种带有导电结构的聚合物板片(I)，包括：
－ 聚合物基底(1)，其带有在所述聚合物基底(1)的表面(12)上的至少一个线路(2)，
－ 至少一个导电的、弹性的接触排条(3)，其与所述线路(2)的布置在所述聚合物基底(1)与所述接触排条(3)之间的子区域电气连接，其中所述线路(2)具有在所述线路(2)和所述接触排条(3)之间形成导电接触的电气接触面，其中所述电气接触面背对所述基底(1)的表面(12)，以及
－ 至少一个固定元件(4)，利用其将所述接触排条(3)夹紧到所述聚合物基底(1)的所述表面(12)处，
其中，所述固定元件(4)与所述聚合物基底(1)构造成一体。
2.根据权利要求1所述的板片，其特征在于，每个固定元件(4)设计为邻接到所述接触排条(3)处的钩子。
3.根据权利要求1所述的板片，其特征在于，每个固定元件(4)成型为销，其被引导通过在所述接触排条(3)中的孔，且在该销上插装有起固定作用的元件(8)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述接触排条(3)至少含有优质钢、不锈钢和/或弹簧钢且具有0.5mm至5mm的厚度。
5.根据权利要求4所述的板片，其特征在于，所述接触排条(3)具有1mm至3mm的厚度。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述接触排条(3)设有涂层(10)，其至少含有镍、锡、铜和/或银且具有0.1μm至20μm的层厚度。
7.根据权利要求6所述的板片，其特征在于，所述涂层(10)具有6μm至12μm的层厚度。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，在所述基底(1)的表面与在所述接触排条(3)的区域中的所述线路(2)之间和/或在所述接触排条(3)与所述线路(2)之间布置有汇流排(6)，其至少含有钨、铜、镍、锰、铝、银、铬、铁、锡和/或它们的合金且具有10μm至200μm的厚度。
9.根据权利要求8所述的板片，其特征在于，所述汇流排(6)具有50μm至100μm的厚度。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，在所述基底(1)的表面与在所述接触排条(3)的区域中的所述线路(2)之间且在所述接触排条(3)与所述线路(2)之间相应布置有汇流排(6)，并且其中，两个所述汇流排(6)通过焊料(7)相互连接。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述接触排条(3)包括用于连接外部的电的系统的联接区域(5)，其设计为标准的平型插拔连接器。
12.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，在所述接触排条(3)的朝向所述基底(1)的表面中引入有至少一个隆起部，其沿着所述接触排条(3)的长度伸延。
13.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述线路(2)的至少一个区段嵌入到所述聚合物基底(1)中，带有为所述线路(2)的厚度的50%至90%的深度。
14.根据权利要求13所述的板片，其特征在于，所述深度为所述线路(2)的厚度的60%至75%。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述聚合物基底(1)至少含有聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或聚甲基丙烯酸甲酯且具有1mm至10mm的厚度。
16.根据权利要求15所述的板片，其特征在于，所述聚合物基底(1)具有3mm至5mm的厚度。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的板片，其特征在于，所述线路(2)至少含有钨、铜、镍、锰、铝、银、铬、铁和/或它们的合金且具有10μm至300μm的厚度。
18.根据权利要求17所述的板片，其特征在于，所述线路(2)具有25μm至150μm的厚度。
19.一种用于制造带有导电结构的聚合物板片(I)的方法，其中，至少
a) 提供聚合物基底(1)，其在表面(12)处含有至少一个构造成与聚合物基底(1)成一体的固定元件(4)，
b) 将至少一个线路(2)安装在所述聚合物基底(1)的表面(12)处，以及
c) 将至少一个导电的、弹性的接触排条(3)在所述线路(2)的区域中借助于所述固定元件(4)夹紧到所述聚合物基底(1)的表面(12)处，其中所述接触排条(3)压向所述至少一个线路(2)的电气接触面或者布置在所述至少一个线路(2)和所述接触排条(3)之间的汇流排(6)，从而在所述接触排条(3)和所述线路(2)之间形成导电的接触，其中所述电气接触面背对所述基底(1)的表面(12)。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述线路(2)通过超声波嵌入安装在所述聚合物基底(1)的表面(12)处。
21.根据权利要求1至18中任一项所述的带有导电结构的聚合物板片用在用于陆运、空运和水运的交通的运输工具中的用途。
22.根据权利要求21所述的用途，其特征在于，带有导电结构的聚合物板片用作机动车和轨道车辆的后窗玻璃、挡风玻璃、侧部玻璃、顶板、灯盖和/或扰流板。
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