DE102008029986A1

DE102008029986A1 - Transparente Scheibe mit einer beheizbaren Beschichtung

Info

Publication number: DE102008029986A1
Application number: DE102008029986A
Authority: DE
Inventors: Guenther Schall
Original assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG; Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 2008-06-24
Filing date: 2008-06-24
Publication date: 2010-01-07
Anticipated expiration: 2028-06-25
Also published as: DE102008029986B4

Abstract

Eine elektrisch beheizbare Windschutzscheibe (1) für Kraftfahrzeuge ist mit einer transparenten Beschichtung versehen, die als Heizwiderstand dient. Die entlang den beiden vertikalen Kanten angeordneten Elektroden (8, 9) sind für die Verbindung mit demselben Pol des Bordnetzes vorgesehen. Zwischen diesen beiden Elektroden (8, 9) ist im wesentlichen parallel zu diesen in der Mitte der Windschutzscheibe eine weitere Elektrode (10) angeordnet, die für die Verbindung mit dem anderen Pol der Stromquelle vorgesehen ist. Die heizbare Schicht wird auf diese Weise in zwei Heizfelder mit jeweils geringerem elektrischem Widerstand unterteilt, in denen der Heizstrom in entgegengesetzten Richtungen fließt.

Description

Die Erfindung betrifft eine transparente Scheibe mit einer elektrisch beheizbaren Beschichtung, die mit zwei Elektroden (Stromzuführungsleiter) kontaktiert ist, die in einander gegenüber liegenden Randbereichen der Scheibe im wesentlichen parallel zueinander und/oder parallel zum Aussenrand der Scheibe angeordnet sind. Sie betrifft insbesondere eine elektrisch beheizbare Autoglasscheibe.
Glasscheiben mit einer elektrisch beheizbaren transparenten Beschichtung sind üblicherweise Verbundglasscheiben, die im Fahrzeugbereich insbesondere als Windschutzscheiben und als Heckscheiben Verwendung finden. Die transparente Heizschicht ist in der Regel auf der an der thermoplastischen Klebeschicht anliegenden Oberfläche einer der beiden Einzelglasscheiben angeordnet. Sie kann aber auch auf einer zwischen den beiden Einzelglasscheiben einer angeordneten Trägerfolie aus einem geeigneten Polymer angeordnet sein, die als solche über zwei Klebefolien mit den Einzelglasscheiben verbunden ist.
Bei Fahrzeugscheiben, deren horizontale Ausdehnung in der Regel größer ist als deren vertikale Ausdehnung, sind die Elektroden normalerweise entlang der oberen und der unteren Kante der Scheibe angeordnet, da dem Heizstrom in dieser Richtung ein geringerer Widerstand entgegengesetzt wird, als wenn die Sammelleiter entlang den vertikalen Seitenkanten der Glasscheibe angeordnet wären.
Solange die Glasscheiben eine verhältnismäßig geringe Höhe aufweisen, lässt sich mit dieser Anordnung eine ausreichende Heizleistung erzielen. In vielen Fällen, insbesondere bei Windschutzscheiben, wenn diese mit einer größeren Neigung in die Fahrzeugkarosserie eingebaut werden, ist die Höhe der Scheiben und damit der elektrische Widerstand in vertikaler Richtung so groß, dass auf diese Weise eine ausreichende Heizleistung nicht erzielt werden kann. Der Flächenwiderstand der heizbaren Schicht lässt sich nämlich nicht beliebig verringern, da zum Beispiel Windschutzscheiben eine hohe Lichttransmission von zur Zeit wenigstens 70% aufweisen müssen. Eine so hohe Lichttransmission lässt sich aber nur mit sehr dünnen Beschichtungen erreichen, die zwangsläufig einen hohen Flächenwiderstand in der Größenordnung von 0,5 bis 6 Ω/Quadrateinheit, vorzugsweise 0,7 bis 2 Ω/Quadrateinheit aufweisen. Um mit solchen Schichten eine ausreichende Heizleistung zu erzielen, wären wesentlich höhere Spannungen erforderlich, als sie bei Kraftfahrzeugen üblich sind.
Es wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, trotz des zwangsläufig hohen Flächenwiderstandes der Heizschicht die erforderliche Heizleistung zumindest im eigentlichen Sichtfeld zu erreichen. Beispielsweise ist aus der DE 20 2005 016 384 U1 eine beheizbare Windschutzscheibe mit entlang der oberen und der unteren Kante angeordneten Elektroden bekannt, bei der anschließend an die Elektroden ein Übergangsbereich des Heizfeldes vorgesehen ist, dessen effektiver Flächenwiderstand geringer ist als der Flächenwiderstand in dem zentralen Sichtfeld der transparenten Scheibe.
Die Erniedrigung des Flächenwiderstandes im Übergangsbereich kann bei dieser bekannten Scheibe dadurch erzielt werden, dass sich von den beiden Stromzuführungsleitern her senkrecht zu diesen und in das von der Beschichtung gebildete Heizfeld hinein zusätzliche Leiter- oder Gitterelemente erstrecken, die vor dem eigentlichen Sichtfeld enden.
Bei dem aus der DE 1 256 812 bekannten Vorschlag sind die Elektroden an den Schmalseiten der Scheibe, das heißt an den ungefähr in vertikaler Richtung verlaufenden Seitenrändern angeordnet, und jede Elektrode ist in Richtung auf die Gegenelektrode durch eine Reihe von zueinander parallelen, in Kontakt mit der leitenden Schicht stehenden Drähten verlängert, denen jeweils Drähte benachbart sind, die von der anderen Elektrode ausgehen, wobei diese Drähte jeweils vor der anderen Elektrode enden. Diese bekannte Anordnung ist für heizbare Heckscheiben vorgesehen; für Windschutzscheiben stellt eine derartige kammartige Elektrodenanordnung eine Beeinträchtigung der Durchsicht und kann zu optischen Störungen führen.
Die zum Einleiten und Abführen des Heizstroms in solche Beschichtungen dienenden Elektroden bestehen aus dünnen Metallstreifen oder aus einer gegebenenfalls eingebrannten Leitsilberpaste, die in der Regel mit Hilfe des Siebdruckverfahrens oder eines anderen geeigneten Druckverfahrens vor dem Aufbringen der leitfähigen Beschichtung oder auf das beschichtete Substrat aufgedruckt werden. Aus der EP 0527680 B1 ist es auch bekannt, zunächst Leitstreifen aus einer geeigneten Leitpaste aufzudrucken und einzubrennen, und mit diesen Leitstreifen eine bandförmige metallische Stromzuführungselektrode zu verlöten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine transparente Scheibe mit elektrisch beheizbarer transparenter Beschichtung zu schaffen, die ohne Einengung des Sichtfeldes mit der in Kraftfahrzeugen üblichen Bordspannung von 12–14 Volt betrieben werden kann und die auch als beheizbare Windschutzscheibe eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden in einander gegenüber liegenden Randbereichen angeordneten Elektroden für die Verbindung mit demselben Pol der Stromquelle vorgesehen sind, und dass zwischen diesen beiden Elektroden im wesentlichen parallel zu diesen eine weitere Elektrode angeordnet ist, die für die Verbindung mit dem anderen Pol der Stromquelle vorgesehen ist, so dass die Beschichtung in zwei Heizfelder mit jeweils geringerem elektrischem Widerstand unterteilt ist, in denen der Heizstrom in entgegen gesetzten Richtungen fließt.
Die im Heizfeld angeordnete weitere Elektrode ist vorzugsweise ein schmaler, nur etwa 1 bis 3 mm breiter Streifen aus einer aufgedruckten und eingebrannten Leitpaste, wobei zur Vergrößerung des Leiterquerschnitts ein metallischer Leiter mit verschiedenen Querschnitten wie rund, dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder oval usw. beinhaltet mit dem aufgedruckten Leiter leitend verbunden ist.
Ein derartig schmaler Leiter im Mittelfeld der Glasscheibe führt nicht zu einer wesentlichen Beeinträchtigung der Durchsicht.
Da normalerweise die Höhe von Fahrzeugscheiben deutlich geringer ist als ihre Breite, sind die mit demselben Pol der Stromquelle verbundenen Elektroden vorzugsweise entlang den vertikalen Seitenkanten der Glasscheibe angeordnet, während die mit dem anderen Pol der Stromquelle verbundene Elektrode als vertikaler Mittelleiter ausgebildet ist. Wenn dieser vertikale Mittelleiter genau in der Mitte der Glasscheibe angeordnet ist, ist die Heizleistung auf der gesamten Heizfläche spiegelbildlich zum vertikalen Mittelleiter gleich. Durch eine außermittige Anordnung des Mittelleiters lässt sich erreichen, dass eine Seite der Glasscheibe, beispielsweise die Fahrerseite, eine größere Heizleistung aufweist als die andere Seite. Eine solche unterschiedliche Beheizung einer Autoglasscheibe kann unter Umständen erwünscht sein.
Bei der elektrisch beheizbaren Beschichtung kann es sich beispielsweise um an sich bekannte Schichten oder Schichtsysteme handeln. Besonders geeignet sind thermisch hoch belastbare Schichtsysteme. Solche Schichtsysteme können auf die planen Glasscheiben vor ihrer weiteren Verarbeitung mit Hilfe der magnetfeldunterstützten Katodenzerstäubung aufgebracht werden. Sie weisen in der Regel wenigstens eine metallische Teilschicht mit der erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit auf und überstehen die zum Biegen der Glasscheiben erforderlichen Temperaturen von mehr als 600°C schadlos, d. h. ohne Verschlechterung ihrer optischen, Wärme reflektierenden und elektrischen Eigenschaften.
Es können jedoch auch andere elektrisch leitfähige Schichten oder Schichtsysteme mit geringerer Temperaturbelastbarkeit verwendet werden, die dann jedoch auf die bereits gebogenen Glasscheiben oder auf geeignete Substrate aus Polymerfolien (vorzugsweise PET-Folien) abgeschieden werden.
Für die Erfindung sind jedoch die Zusammensetzung und die Herstellung der Heizschichten von untergeordneter Bedeutung, so dass darauf nicht näher eingegangen zu werden braucht.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen.
Von den Zeichnungen zeigt
1 eine erfindungsgemäß ausgebildete Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe in einer Ansicht von der Innenseite, und
2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in 1 Die dargestellte Windschutzscheibe 1 ist eine Verbundglasscheibe mit der auf der Außenseite angeordneten Einzelglasscheibe 2 und der auf der Innenseite angeordneten Einzelglasscheibe 3, die über die thermoplastische Klebeschicht 4 aus beispielsweise einer Polyvinylbutyralfolie miteinander verbunden sind. Auf der äußeren Einzelglasscheibe 2 ist am Rand auf der an der thermoplastischen Klebeschicht 4 anliegenden Seite eine opake Farbschicht 5 rahmenförmig aufgebracht. Diese verdeckt die Sicht auf den Kleberstrang, mit dem die Windschutzscheibe in die Fahrzeugkarosserie eingeklebt wird, und dient gleichzeitig als Schutz des Klebers vor UV-Strahlung.
Die transparente, zur elektrischen Beheizung dienende Schicht 6 ist auf der mit der Klebeschicht 4 verbundenen Seite der inneren Einzelglasscheibe 3 angeordnet. Entlang den beiden Seitenkanten der Einzelglasscheibe 3 sind auf der Heizschicht 6 Elektroden 8, 9 aus einer druckfähigen Leitpaste angeordnet, die vorzugsweise bei erhöhter Temperatur eingebrannt wurden und den elektrischen Kontakt mit der Schicht 6 sicherstellen. Statt aus einer aufgedruckten Leitpaste können die Elektroden 8, 9 auch aus dünnen Metallfolienstreifen bestehen, die beispielsweise vor dem Zusammenlegen des Schichtpakets auf der thermoplastischen Folie 4 fixiert werden. Beim späteren Verbindeprozess im Druckautoklaven unter Anwendung von Wärme und Druck wird ein sicherer Kontakt zwischen diesen Metallstreifen und der Heizschicht erreicht.
Die beiden Stromzuführungsleiter 8 und 9 sind mit demselben Pol des Bordnetzes, beispielsweise mit dem Minuspol, verbunden. Die mit den Elektroden 8, 9 verbundenen Anschlusselemente für die Kabel des Bordnetzes sind in den Zeichnungen nicht dargestellt.
In der Mitte der Windschutzscheibe ist eine senkrecht verlaufende Elektrode 10 angeordnet, die mit dem anderen Pol des Bordnetzes, also hier beispielsweise mit dem Pluspol, verbunden ist. Diese Elektrode 10 soll aus optischen Gründen möglichst schmal ausgeführt sein und hat vorzugsweise eine Breite von 1–3 mm. Sie kann ebenso wie die Elektroden 8 und 9 aus einem schmalen Metallstreifen bestehen, der vor dem Zusammenlegen des Schichtpakets auf der thermoplastischen Folie 4 fixiert wird, und der beim späteren Verbindeprozess unter Anwendung von Wärme und Druck einen sicheren Kontakt mit der Heizschicht herstellt.
Im dargestellten Fall besteht die Mittelelektrode 10 aus einem schmalen, das heißt etwa 2 mm breiten, auf die transparente Heizschicht 6 aufgedruckten Leitsilberstreifen 11, dessen leitender Querschnitt durch einen hinter ihm liegenden metallischen Draht 12, beispielsweise einen 1 mm dicken Kupferdraht, entsprechend vergrößert ist. Der erforderliche elektrische Kontakt des Drahtleiters 12 mit dem aufgedruckten Leitsilberstreifen 11 wird durch den mechanischen Druck sichergestellt, der nach dem Verbindeprozess auf den Drahtleiter 12 einwirkt. Es ist jedoch auch möglich, einen Drahtleiter 12 zu verwenden, der mit einem niedrig schmelzenden Lot beschichtet ist, das bei entsprechender Erhitzung auf der gesamten Länge des Drahtleiters eine sichere Lötverbindung mit der aufgedruckten Elektrode 11 herstellt. Die Lötverbindung kann beispielsweise auch nach dem Verbindeprozess durch induktive Erwärmung des Drahtleiters 12 hergestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 202005016384 U1 [0005]
- DE 1256812 [0007]
- EP 0527680 B1 [0008]

Claims

Transparente Scheibe mit einer elektrisch beheizbaren Beschichtung und mit zwei in einander gegenüber liegender Randbereichen der Scheibe im wesentlichen parallel zueinander und/oder im wesentlichen parallel zum Aussenrand der Scheibe angeordneten Elektroden (Stromzuführungsleitern), insbesondere heizbare Autoglasscheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden in einander gegenüber liegenden Randbereichen angeordneten Elektroden (8, 9) für die Verbindung mit demselben Pol der Stromquelle vorgesehen sind, und dass zwischen diesen beiden Elektroden (8, 9) im wesentlichen parallel zu diesen eine weitere Elektrode (10) angeordnet ist, die für die Verbindung mit dem anderen Pol der Stromquelle vorgesehen ist, so dass die Beschichtung (6) in zwei Heizfelder mit jeweils geringerem elektrischem Widerstand unterteilt ist, in denen der Heizstrom in entgegen gesetzten Richtungen fließt.
Transparente Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Elektrode (10) mittig zwischen den beiden in einander gegenüber liegenden Randbereichen angeordneten Elektroden (8, 9) angeordnet ist, so dass die beiden Heizfelder die gleiche Heizleistung aufweisen.
Transparente Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Elektrode (10) außermittig zwischen den beiden in einander gegenüber liegenden Randbereichen angeordneten Elektroden (8, 9) angeordnet ist, so dass eines der beiden Heizfelder eine höhere Heizleistung aufweist als das andere.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Randbereichen angeordneten Elektroden (8, 9) und die zwischen diesen angeordnete weitere Elektrode (10) in vertikaler Richtung angeordnet sind.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Beschichtung auf einer Polymerfolie angeordnet ist, die unter Zwischenschaltung zweier Klebeschichten mit zwei Silikatglasscheiben verbunden ist.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitende Beschichtung (6) auf der Oberfläche einer Silikatglasscheibe (3) angeordnet sind, die mit Hilfe einer thermoplastischen Klebeschicht (4) mit einer weiteren Silikatglasscheibe (2) zu einer Verbundsicherheitsglasscheibe verbunden ist.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8, 9) aus dünnen Metallfolienstreifen bestehen, die infolge der Verbindung der beiden Einzelglasscheiben (2, 3) über die thermoplastische Zwischenschicht (4) mit der elektrisch leitenden Beschichtung (6) in mechanischem Kontakt stehen.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (8, 9) aus einer auf das Substrat oder auf die elektrisch leitende Beschichtung (6) aufgedruckten und gegebenenfalls eingebrannten Leitpaste bestehen.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die im Sichtfeld der Scheibe angeordnete Elektrode (10) aus einer aufgedruckten und eingebrannten Leitpaste besteht und eine Breite von etwa 0,5 bis 3 mm aufweist, und dass zur Vergrößerung des Leiterquerschnitts ein drahtförmiger metallischer Leiter (11) mit einem Querschnitt, der rund, dreieckig, viereckig, fünfeckig, sechseckig oder oval ist mit dem aufgedruckten Leiter (10) leitend verbunden ist.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei 12–14 Volt eine durchschnittliche Heizleistung von 300–800 W/m², vorzugsweise 400–650 W/m² erreicht wird.
Transparente Scheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schichtwiderstand 0,5–6 Ω/Quadrat, vorzugsweise 0,7–2 Ω/Quadrat beträgt.