DE102008015853A1 - Heatable plastic disk i.e. plastic disk laminate, manufacturing method for motor vehicle, involves imprinting heating conductor on plastic layer in silk-screen printing process, where layer is formed as foil or as injection molding part - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine beheizbare Kunststoffscheibe für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Kunststoffschicht sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.The The invention relates to a heatable plastic disc for motor vehicles with at least one plastic layer and a method for their Production.
Der Werkstoff Glas war für Kraftfahrzeug-Fensterscheiben in der Vergangenheit bislang ohne Konkurrenz. Aufgrund der Gewichtseinsparung und der Designfreiheit gibt es heute auch feststehende Seitenscheiben und Panoramadächer aus Kunststoff. Heckscheiben aus Kunststoff haben sich bislang nicht durchgesetzt, weil eine funktionierende Heizung noch nicht auf dem Markt verfügbar ist.Of the Material glass was for Motor vehicle windows in the past so far without Competitor. Because of the weight saving and the design freedom today there are also fixed side windows and panoramic roofs Plastic. Rear windows made of plastic have not yet enforced because a functioning heater is not yet on the Market available is.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine beheizbare Kunststoffscheibe für Kraftfahrzeuge bereitzustellen, die mit geringem Aufwand herstellbar ist und dabei eine ausreichende Heizleistung erzielt.Of the Invention is based on the object, a heated plastic disc for motor vehicles provide that can be produced with little effort and thereby achieved a sufficient heat output.
Um diese Aufgabe zu lösen stellt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Kunststoffscheibe für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Kunststoffschicht bereit, wobei zumindest ein Heizleiter, vorzugsweise im Siebdruckverfahren, auf die Kunststoffschicht aufgedruckt wird. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann die beheizbare Kunststoffscheibe mit einer Heizeinrichtung in Gestalt des zumindest einen Heizleiters kostengünstig hergestellt werden. Im Druckverfahren kann der Heizleiter im Wesentlichen ohne Wärmeeinwirkung auf die Kunststoffschicht aufgedruckt werden, so dass die Kunststoffschicht dabei nicht geschädigt wird. Dabei wird eine elektrisch leitende Paste als Druckfarbe verwendet. Das Siebdruckverfahren erlaubt im speziellen eine hochpräzise Bedruckung der Kunststoffschicht mit einer elektrisch leitenden Paste zur Ausbildung der Heizeinrichtung, die aus dem mindestens einen Heizleiter besteht. Der oder die Heizleiter verlaufen vorzugsweise geradlinig und/oder mäandrierend zwischen zwei elektrischen Anschlüssen wie bei einer beheizten Kfz-Heckscheibe aus Glas. Die bedruckte Kunststoffschicht kann jedoch dünn ausgeführt werden, um die Heizeinrichtung nahe an die Außen flache zu verlagern, so dass eine geringere Heizleistung benötigt wird als bei einer Serienglasscheibe. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch und somit der CO2-Ausstoss verringert werden. Die beheizbare Kunststoffscheibe ist vorzugsweise als Kunststoffscheibenverbundsystem, z. B. als Kunststoffscheibenlaminat, ausgebildet und umfasst zumindest eine weitere Kunststoffschicht, welche beispielsweise eine Tragschicht bildet, um der Kunststoffscheibe eine steife und bruchfeste Struktur zu verleihen.Around to solve this task the invention provides a method for producing a heatable Plastic disc for Motor vehicles with at least one plastic layer ready, wherein at least one heating conductor, preferably by screen printing on the plastic layer is printed. By the method according to the invention Can the heated plastic disc with a heater produced inexpensively in the form of at least one heat conductor become. In the printing process, the heating conductor essentially without Heat on the plastic layer are printed, leaving the plastic layer not harmed. In this case, an electrically conductive paste is used as printing ink. The screen printing process allows in particular a high-precision printing the plastic layer with an electrically conductive paste for training the heating device, which consists of at least one heating element. The heating conductor (s) preferably run in a straight line and / or meandering manner between two electrical connections as with a heated one Rear glass car window. However, the printed plastic layer can be made thin, to relocate the heater close to the outside flat, so that a lower heat output is required than with a standard glass pane. This can reduce fuel consumption and thus CO2 emissions be reduced. The heatable plastic disc is preferably as a plastic disk composite system, for. B. as a plastic disc laminate, formed and comprises at least one further plastic layer, which forms, for example, a support layer to the plastic disc to give a stiff and unbreakable structure.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn die Kunststoffschicht als Folie, als Platte oder als Spritzgussteil bereitgestellt wird. Wenn die Kunststoffschicht als Folie oder Platte ausgebildet ist, kann die bedruckte Folie oder Platte z. B. mit einer weiteren Kunststoffschicht hinterspritzt werden oder mit weiteren Schichten laminiert werden, um ein beheizbares Kunststoffscheibenverbundsystem mit einer besonders steifen Struktur auszubilden. Eine Umformung der Kunststoffschicht bzw. Kunststoffscheibe in die Fenstergeometrie erfolgt vorzugsweise nach dem Aufdrucken des Heizleiters. Die Kunststoffschichten der Kunststoffscheibe werden vorzugsweise in einem Autoklav oder in einer Presse zusammengeführt. Das Autoklav-Verfahren eignet sich insbesondere für Fenstergeometrien mit großer Krümmung. Das Press-Verfahren eignet sich dagegen eher für Fenstergeometrien mit kleiner Krümmung, wobei die Kunststoffschichten der Kunststoffscheibe gleichzeitig der Wärmebehandlung und/oder Umformung unterzogen werden können. Wenn die Kunststoffschicht als Spritzgussteil oder Spritzprägeteil ausgebildet ist, kann der Heizleiter auf das bereits in der Fenstergeometrie geformte Bauteil aufgedruckt werden.It may prove to be advantageous if the plastic layer than Foil is provided as a plate or as an injection molded part. If the plastic layer is formed as a foil or plate, the printed foil or plate z. B. with another plastic layer be back-injected or laminated with additional layers, to a heated plastic disc composite system with a special form stiff structure. A transformation of the plastic layer or plastic disk in the window geometry is preferably carried out after printing the heat conductor. The plastic layers of the Plastic disc are preferably in an autoclave or in a press. The Autoclave method is particularly suitable for window geometries with large curvature. The pressing process is more suitable for Window geometries with small curvature, wherein the plastic layers of the plastic disc at the same time the heat treatment and / or reshaping. If the plastic layer as Injection molded part or injection-molded part is formed, the heating element on the already in the window geometry molded component to be printed.
Es kann sich auch als hilfreich erweisen, wenn zum Aufdrucken des Heizleiters ein monofiles Polyestergewebe als Siebdruckgewebe eingesetzt wird. Durch das Siebdruckgewebe aus einfasrigen Polyesterfäden kann eine besonders hohe Druckpräzision erreicht werden.It may also prove helpful when printing the heat conductor a monofilament polyester fabric is used as screen printing fabric. Through the screen printing fabric of einfasrigen polyester threads can a particularly high printing precision be achieved.
Es kann auch von Vorteil sein, wenn zum Aufdrucken des Heizleiters ein Siebdruckgewebe mit einer Gewebefeinheit zwischen 5 und 200 Fäden pro Zentimeter, vorzugsweise zwischen 50 und 100 Fäden pro Zentimeter, bevorzugt zwischen 77 und 90 Fäden pro Zentimeter und einer Fadendicke von 31 μm (S = small) oder von 34 μm (T = thick) eingesetzt wird. Besonders bevorzugt wird ein monofiles Polyestergewebe mit einer Gewebefeinheit von 77 Fäden pro Zentimeter und einer Fadendicke von 34 μm (T = thick) eingesetzt. Dadurch können sehr feine Geometrien gedruckt werden, ohne das der sogenannte „Sägezahneffekt” auftritt.It may also be advantageous when printing the heat conductor a screen printing fabric with a fabric fineness between 5 and 200 Threads per centimeter, preferably between 50 and 100 threads per centimeter, preferred between 77 and 90 threads per centimeter and a thread thickness of 31 μm (S = small) or 34 μm (T = thick) is used. Particularly preferred is a monofilament polyester fabric with a fabric fineness of 77 threads per centimeter and one Thread thickness of 34 μm (T = thick) used. This allows very fine geometries are printed without the so-called "sawtooth effect" occurs.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn zum Aufdrucken des Heizleiters ein Siebdruckgewebe eingesetzt wird, dass an verschlossenen Maschen beidseitig beschichtet ist. Dadurch kann die Druckfeinheit weiter verbessert werden.It but can also be advantageous when printing the heat conductor a screen printing fabric is used that on closed mesh coated on both sides. As a result, the printing fineness continues be improved.
Es kann sich als praktisch erweisen, wenn zum Aufdrucken des Heizleiters eine elektrisch leitfähige Paste mit Metallpartikeln, vorzugsweise mit Silberpartikeln, als Siebdruckfarbe eingesetzt wird. Bevorzugt werden Pasten der Firma Dupont (5028) und ESL Europe (1901-s/d) mit Silberpartikeln eingesetzt. Die Paste der Firma Dupont (5028) kann im Wesentlichen ohne Verdünnung verarbeitet werden. Bei der Paste der Firma ESL Europe (1901-s/d) wird vorzugsweise noch 1% Lösemittel vor der Verarbeitung zugesetzt. Diese Pasten, die vorzugsweise eine Viskosität im Bereich 10–50 Pas besitzen, weisen eine elektrische Leitfähigkeit auf, die sich für die Zwecke der Erfindung hervorragend eignet.It may prove to be practical if an electrically conductive paste with metal particles, preferably silver particles, is used as the screen printing ink to print the heating conductor. Preference is given to using pastes from Dupont (5028) and ESL Europe (1901-s / d) with silver particles. The paste from Dupont (5028) can be processed essentially without dilution. For the paste from ESL Europe (1901-s / d), it is preferable to add 1% solvent before processing added. These pastes, which preferably have a viscosity in the range 10-50 Pa, have an electrical conductivity which is outstandingly suitable for the purposes of the invention.
Es kann sich als praktisch erweisen, wenn die Kunststoffschicht nach dem Aufdrucken des Heizleiters wärmebehandelt und/oder umgeformt wird. Das Aufdrucken des Heizleiters erfolgt aus praktischen Gründen vorzugsweise in einem ebenen Zustand der Kunststoffschicht (2D-Siebdruckverfahren). Die Wärmebehandlung und/oder Umformung kann ein vollständiges Aushärten des aufgedruckten Heizleiters und eine möglichst materialschonende Überführung vom ebenen Zustand in die bestimmungsgemäße Fenstergeometrie gewährleisten.It can prove handy if the plastic layer after the printing of the heat conductor heat treated and / or reshaped. The printing of the heating element takes place because of practical reasons preferably in a plane state of the plastic layer (2D screen printing method). The heat treatment and / or reshaping may be a complete curing of the printed heat conductor and one possible gentle material transfer from ensure level condition in the intended window geometry.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn der Heizleiter bei der Wärmebehandlung und/oder Umformung vernetzt wird. Durch die dem Druckvorgang nachgeschaltete Vernetzung (Nachvernetzung) ändert sich in Abhängigkeit von der Wärmebehandlung die elektrische Leitfähigkeit des Heizleiters und somit auch die Heizleistung. Für eine gleichbleibende Heizleistung ist eine genaue Temperatur- und Zeiteinhaltung wünschenswert. Durch Versuchsreihen lassen sich Korrelationsfaktoren ermitteln, so dass die Leistungsänderung durch Nachvernetzung schon zuvor bei der Auslegung der Heizleistung berücksichtigt werden kann.It may also be advantageous if the heating element during the heat treatment and / or reshaping is crosslinked. By the downstream of the printing process Networking (post-crosslinking) changes in dependence from the heat treatment the electric conductivity the heating conductor and thus also the heating power. For a consistent Heat output is a precise temperature and time management desirable. Test series can be used to determine correlation factors so that the change in performance by post-crosslinking before in the interpretation of the heating power be taken into account can.
Es kann sich als vorteilhaft erweisen, wenn zumindest eine weitere Schicht auf eine bedruckte Seite der Kunststoffschicht aufgebracht wird. Dadurch kann der aufgedruckte Heizleiter gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, mechanische Einwirkung, chemische Einwirkung, etc.) geschützt werden und die Kunststoffscheibe kann mit den gewünschten Festigkeitseigenschaften ausgestattet werden. Natürlich kann zumindest eine weitere Schicht, insbesondere Kunststoffschicht, auch auf eine nicht bedruckte Seite der Kunststoffschicht aufgebracht werden.It may prove advantageous if at least one more Layer applied to a printed side of the plastic layer becomes. As a result, the printed heat conductor opposite to different environmental influences (Moisture, mechanical action, chemical action, etc.) are protected and the plastic disc can with the desired strength properties be equipped. Naturally at least one further layer, in particular plastic layer, also applied to an unprinted side of the plastic layer become.
Es kann hilfreich sein, wenn eine bedruckte Seite der Kunststoffschicht mit einer weiteren Kunststoffschicht hinterspritzt wird. Die angespritzte Kunststoffschicht bildet vorzugsweise die Trägerschicht der Kunststoffscheibe. Dadurch kann eine im Wesentlichen spannungsfreie Kunststoffscheibe auch bei einer komplexen Fenstergeometrie hergestellt werden.It can be helpful if a printed side of the plastic layer is back-injected with another plastic layer. The sprayed Plastic layer preferably forms the carrier layer of the plastic disc. This allows a substantially stress-free plastic disc also be produced with a complex window geometry.
Es kann aber auch praktisch sein, wenn die Kunststoffschicht im 1K- oder 2K-Spritzprägeverfahren hergestellt ist und der Heizleiter in einem 3D-Siebdruckverfahren aufgedruckt wird. Dadurch kann die Kunststoffschicht bereits in einer komplexen Fenstergeometrie hergestellt werden, und der aufgedruckte Heizleiter wird keiner Umformung unterzogen.It but can also be practical if the plastic layer in the 1K or 2K injection compression molding is manufactured and the heat conductor in a 3D screen printing process is printed. This allows the plastic layer already in a complex window geometry are produced, and the printed Heating conductor is not subjected to forming.
Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft eine beheizbare Kunststoffscheibe für Kraftfahrzeuge mit mindestens einer Kunststoffschicht, wobei zumindest ein Heizleiter, vorzugsweise im Siebdruckverfahren, auf die Kunststoffschicht aufgedruckt ist. Die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugeordneten Vorteile gelten analog auch für das nach dem Verfahren hergestellte Erzeugnis.One Another preferred aspect of the invention relates to a heatable Plastic disc for motor vehicles with at least one plastic layer, wherein at least one heating conductor, preferably by screen printing, printed on the plastic layer is. The method of the invention Associated advantages apply analogously to the method produced by the method Product.
Es kann von Vorteil sein, wenn die Kunststoffschicht eine Außenschicht der Kunststoffscheibe bildet und der Heizleiter auf eine Innenseite der Kunststoffschicht aufgedruckt ist oder die Kunststoffschicht eine Innenschicht der Kunststoffscheibe bildet und der Heizleiter auf eine Außenseite der Kunststoffschicht aufgedruckt ist. So ist der Heizleiter stets in die Kunststoffscheibe bzw. das Kunststoffscheibenverbundsystem integriert/eingebettet und gegenüber verschiedenen Umwelteinflüssen (Feuchtigkeit, mechanische Einwirkung, chemische Einwirkung, etc.) geschützt.It may be advantageous if the plastic layer is an outer layer the plastic disc forms and the heating conductor on an inner side the plastic layer is printed or the plastic layer an inner layer of the plastic disc forms and the heating conductor on an outside the plastic layer is printed. So the heating conductor is always in the plastic disc or the plastic disc composite system integrated / embedded and opposite different environmental influences (Moisture, mechanical action, chemical action, etc.) protected.
Es kann sich als nützlich erweisen, wenn mindestens eine Kunststoffschicht der Kunststoffscheibe im Wesentlichen aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polymethacrylmethylimid (PMMI) oder Cyclo-Olefin-Copolymeren (COC) gefertigt ist. Derartige Materialien sind kostengünstig verfügbar und weisen Materialeigenschaften auf, die bei der erfindungsgemäßen Kunststoffscheibe besonders vorteilhaft zur Geltung gebracht werden können.It can come in handy prove, if at least one plastic layer of the plastic disc essentially made of polycarbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA), Polymethacrylmethylimid (PMMI) or cyclo-olefin copolymers (COC) manufactured is. Such materials are available at low cost and have material properties on, in the plastic disc according to the invention can be brought to particular advantage.
Ein weiterer bevorzugter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer beheizbaren Kunststoffscheibe nach einer der vorangegangenen Ausführungen. Die Kunststoffscheibe bildet vorzugsweise die Heckscheibe des Kraftfahrzeugs.One Another preferred aspect of the invention relates to a motor vehicle with a heatable plastic disc according to one of the preceding embodiments. The plastic disc preferably forms the rear window of the motor vehicle.
Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten AusführungsbeispieleDetailed description the preferred embodiments
Die
Erfindung betrifft eine beheizbare Kunststoffscheibe
Die
Kunststoffschichten der Kunststoffscheibe
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung der Kunststoffscheibe
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung der Kunststoffscheibe
Eine
bevorzugte Heizleiteranordnung ist in
Mit
Bezug auf die
Die
beheizbare Kunststoffscheibe
Die
beheizbare Kunststoffscheibe
In Schritt A) wird die Kunststoffschicht
In step A), the plastic layer
In
Schritt B) werden die Heizleiter
In
einem Schritt C) wird die bedruckte Kunststoffschicht
In
einem Schritt D) wird die aufgebrachte Paste anschließend nochmals
einer Wärmebehandlung
unterzogen, um die Paste vollständig
auszuhärten.
Dabei wird die Paste nachvernetzt, wodurch sich in Abhängigkeit
der Wärmebehandlung
(Temperatur und Dauer) die elektrische Leitfähigkeit der Paste und somit
auch die Heizleistung der daraus gebildeten Heizleiter
In
einem Schritt E) wird die bedruckte Kunststoffschicht
In
einem Schritt F) wird die bedruckte Kunststoffschicht
Die Schritte D, E und F können nacheinander oder in einem einzelnen Verfahrensschritt im Wesentlichen zeitgleich ausgeführt werden.The Steps D, E and F can essentially successively or in a single process step executed at the same time become.
Die
beheizbare Kunststoffscheibe
Die
beheizbare Kunststoffscheibe
Das Verfahren zur Herstellung der beheizbaren Kunststoffscheibe
The method for producing the heatable plastic disc
In
einem Schritt F')
wird die bedruckte Kunststoffschicht
Die
beheizbare Kunststoffscheibe
In
einem Schritt A'') wird die Kunststoffschicht
In
einem Schritt B'') werden die Heizleiter
in einem 2D- oder 3D-Siebdruckverfahren auf die Innenseite
In
einem Schritt C'') wird auf die bedruckte
Innenseite
Die
Kunststoffscheibe
Bei der oben genannten Geometrie mit einem Heizleiterabstand vom 20 mm, einer Heizleiterbreite von 1,0 mm und einer Heizleiterdicke von 6 μm wurde im Versuch bei einer Spannung von 13,8 Volt eine konstante Stromstärke von 5,7 Ampere über eine Zeitdauer von 20 min gemessen. Der Gesamtwiderstand der Kontaktierung lag dabei bei 2,1 Ohm. Dies ergibt eine Gesamtheizleistung von 90 Watt bzw. eine spezifische Flächenheizleistung von 1,8 W/dm2. Mit dieser Leistung konnten in einer Klimakammer bei –18°C ca. 80% der Eisflächen nach 20 Minuten abgetaut werden.In the above geometry with a Heizleiterabstand of 20 mm, a Heizleiterbreite of 1.0 mm and a Heizleiterdicke of 6 microns was in the experiment at a voltage of 13.8 volts a constant current of 5.7 amps over a period of 20 min measured. The total resistance of the contacting was 2.1 ohms. This results in a total heating power of 90 watts or a specific surface heating power of 1.8 W / dm 2 . With this power, about 80% of the ice surfaces could be defrosted after 20 minutes in a climate chamber at -18 ° C.
In
einem Kraftfahrzeug wird die beheizbare Kunststoffscheibe
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