DE1807862A1

DE1807862A1 - Elektrisch heizbares Glaserzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1807862A1
Application number: DE19681807862
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Akeyoshi; Teruo Baba; Naonori Hayashi; Kentaro Nagano; Koji Nomaki
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1967-11-09
Filing date: 1968-11-08
Publication date: 1969-08-21
Also published as: DE1807862B2; DE1817828B2; DE1817828A1; DE1817828C3; FR1591393A; DE1807862C3; GB1194090A

Description

Elektrisch heizbares Glas erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft ein elektrisch heizbares Glaserzeugnis, welches aus einer einzigen Gluscheibe, einer Anzahl von Widerstandsstreifen, die durch Einbrennen einer elektrisch leitenden Fritte auf zumindest einer Seite der Glasscheibe hergestellt sind und die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und im wesentlichen an den Kanten der Glasscheibe enden, aus zumindest einem Paar von Sammelschienen, wobei jede Schiene auf der Glasscheibe eo angeordnet ist, daß sie die Widerstandsstreifen nahe deren Enden kreuzt und der Zuführung der besteht, elektrischen Energie zu den Widerstandsstreifen dient/und ein Verfahren zu seiner Herstellung.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit einem Glaserzeugnis, das als Fensterglas benutzt werden kann, wobei die Oberfläche des Glases elektrisch beheizt wird, um den Niederschlag von Wasserdampf sowie die Bildung von Eis, Reif und Nebel auf der Oberfläche zu verhindern, wodurch die Durchsichtigkeit des Glases erhalten werden kann.
Derartige elektrisch heizbare Glaserzeugnisse sind bekannt. Sie bestehen aus einer getemperten Glasscheibe mit einer Anzahl von Widerstandsstreifen, die aus elektrisch leitfähigem Material zusammengesetzt und in Abständen von einigen Zentimetern auf der einen Seite der Glasscheibe angeordnet sind. Wenn den Widerstandsstreffen elektrische Energie zugeführt wird, erzeugen sie Wärme, wodurch ein Beschlagen der Scheibenoberfläche verhindert wird.
Glas erzeugnisse der beschriebenen Art werden hauptsächlich als Fenster für Fahrzeuge und insbesondere als Heckfenster und Windschutzscheiben für Automobile verwendet.
Die Widerstandsstreifen werden auf der Glasscheibe eingebrannt, wobei folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: Zuerst wird eine Paste bzw. eine Suspension einer elektrisch leitfähigen Fritte, die in einem organischen Bindemittel verteilt ist, unter Anwendung der Siebdrucktechnik auf die Glasscheibe aufgebracht. Anschließend wird die bedruckte Scheibe bei hoher Temperatur gebrannt.
Mit dem Ausdruck elektrisch leitfähige Fritte" wird in der vorliegenden Beschreibung ein Glaspuder mit niedriger Schmelztemperatur bezeichnet, der in feiner Verteilung ein elektrisch leitendes Metall, wie beispielsweise Silber, enthält. Längs der Ober- und Unterkante der Glasscheibe und auf ihrer Oberfläche ist ein Paar einander entsprechender Sammelschienen bzw. Elektroden verhältnismäßig großer Breite und geringen elektrischen Widerstandes angeordnet. Zwischen den Sammelschienen oder Elektroden liegen parallel zueinander die Widerstandsstreifen, die somit mit elektrischer Energie versorgt werden können.
Die Sammelschienen sind mit Endstücken versehen, die dem Anschluß von Zuleitungen dienen.
Bei den bekannten Verfahren wird die Sammelschiene üblicherweise in der gleichen Weise wie die Widerstands streifen hergestellt. Es wird also eine elektrisch leitfähige Fritte in Streifenform auf dem Glas eingebrannt und zur Absenkung des Widerstandes werden diese Streifen anschließend mit einem Metall, beispielsweise Kupfer, platiert oder es wird eine Metallschicht aufgeschweißt.
Bei diesem bekannten Verfahren erfolgt das Aufbringen der Grundschicht für die Sammelschienen entweder gleichzeitig mit dem Einbrennen der Widerstandsstreifen oder nach diesem Arbeitsgang. Auf die Grundschicht wird anschließend eine dicke Metallschicht aufplattibrt oder es wird eine Metallschicht aufgeschweißt. Man erkennt, daß das bekannte Verfahren kompliziert und damit nachteilig ist. Wenn ferner die Oberfläche einer Glasscheibe unter Anwendung der Siebdrucktechnik mit einer Paste bedruckt wird, die eine elektrisch leitende Fritte enthält, ist es erforderlich, gleichzeitig die Grundschicht für die Sammelschienen zu drucken.
Aus diesem Grund muß die Schablone erstens mit dem Muster der Widerstandsstreifen und außerdem mit dem Muster der Grundschichten für die Sammelschienen versehen sein. Wenn nun die Breite der Glasscheibe geändert wird, wird es erforderlich, die Lage der Grundschichten für die Sammelschienen zu ändern. Folglich wird eine neue Schablone benötigt, um der geänderten Lage der Sammelschienen gerecht zu werden.
Da die elektrisch leitfähige Fritte im allgemeinen sehr teuer ist, ist es darüber hinaus unwirtschaftlich, die Grundschichten für die Sammelschienen aus großen Mengen der elektrisch leitenden Fritte herzustellen.
Um den Widerstand der Sammelschienen zu verringern, ist es nämlich erforderlich, daß die Grundschichten in Gestalt dicker und breiter Bänder ausgebildet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile der bekannten Verfahren und Erzeugnisse zu vermeiden und die Sammelschienen aus einem anderen Material herzustellen und nicht wie bei den bekannten Verfahren aus der teuren elektrisch leitfähigen Fritte Weiterhin soll ein neues Verfahren vorgeschlagen werden, bei dem eine Siebdruckschablone, die ein vorgegeben es Muster trägt, für Glasscheiben unterschiedlicher Abmessungen verwendet werden kann, wodurch die Schwierigkeiten der bekannten Verfahren vermieden werden.
Das Verfahren zur Herstellung eines elektrisch heizbaren Erzeugnisses gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die:bandf8rmigen Sammelschienen durch direktes Aufschmelzen eines Lötmittels auf die Glasoberfläche hergestellt werden.
Hierdurch wird erreicht, daß weder die Sammelschienen noch deren Grundschicht in Siebdrucktechnik aufgebracht werden mB».
Als günstig hat sich dabei erwiesen, wenn die Widerstandsstreifen mit einem dünnen elektrophoretisch abgeschiedenen Schutzfilm aus Kunstharz abgedeckt werden. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Widerstandsstreifen in hohem Maße gegen Abrieb beständig sind.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine bekannte Heckscheibe für ein Automobil während der Herstellung; Fig. 2 eine Heckscheibe nach Fig. 1 nach der Fertigstellung; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie A-A durch eine Heckscheibe gemäß Fig. 2, wobei der Maßstab zur Verdeutlichung verzerrt wurde; Fig. 4 eine Heckscheibe gemäß der Erfindung während der Herstellung und Fig. 5 eine Heckscheibe gemäß Fig. 4 nach der Fertigstellung.
Bei der Herstellung des erflndgsgemäßen Erzeugnisses wird zuerst die auf die vorgegebenen Maße zugeschnittene Glasscheibe unter Anwendung der Siebdrucktechnik mit einem vorgegebenen Muster unter Verwendung einer Paste bedruckt, die eine elektrisch leitfähige Fritte enthält. Die elektrisch gleitfähige Fritte besteht aus feinverteiltem, elektrisch leitfähigem Material, wie beispielsweise Silber, Gold, Kupfer, Palladium oder Platin, und aus einem niedrig schmelzenden Glaspuder, der im allgemeinen aus Bleiborat-, Bleiborsilikat- oder Bleizinkboratglas hergestellt wird. Die elektrisch leitfähige Fritte wird mit einem organischen Bindemittel gemischt, als das eine der folgenden Substanzen ausgewählt werden kann: Methyl-, Athyl-, Propyl-, Butyl- oder ein höherer Alkohol; die entsprechenden Ester, wie Acetate, Propionate usw.; Terpene und flüssige Harze, wie Fiehtenöl, um nur einige Beispiele zu nennen. Diese Pasten sind in flüssiger Form im Handel erhältlich. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde eine Silberpaste benutzt, deren nicht nüchtiger Bestandteil aus 90% Ag, 7, Ple0, 0,7% SiO2, O, 7% A1203 und 1, 3% B203 (Gew. %) zusammengesetzt war und die ungefähr 10% an flüchtigen Bestandteilen bzw. an Bindemittel enthielt.
Elektrisch leitfähige Fritten und Pasten mit solchen Fritten sind in den USA-Patentschriften 2 924 540 und 3 052 573 beschrieben.
Bei der Durchführung des Siebdruckverfahrens wird die Paste auf eine Maske aufgebracht, die aus einem Seidensieb besteht, das mit einem vorgegebenen Muster versehen ist. Anschließend wird die Paste an den durch das Muster vorgegebenen Stellen unter Verwendung eines Gummirollers auf die Oberfläche der Glasscheibe aufgebracht.
Nach Abschluß des Druckvorgangs wird das bedruckte Glas einige Minuten lang bei einer Temperatur von etwa 1000C beheizt, wobei die in Streifen aufgebrachte Paste trocknet. Die Glasscheibe wird anschließend einem Brennprozeß unterworfen.
Bei dem Brennprozeß wird das Glas auf eine Temperatur erhitzt, die im allgemeinen über der Temperungstemperatur des Glases und unter seiner Erweichungstemperatur liegt. Diese Temperatur liegt vorzugsweise zwischen ungefähr 6000 und 7500C und die elektrisch leitfähige Fritte wird dabei mit dem Glas verschmolzen. Während dieses Heizprozesses und/oder unmittelbar danach ist es möglich, die Glasscheibe zu biegen oder sie durch Tempern zu verfestigen. Insbesondere bei der Herstellung von Glasscheiben, die für den Gebrauch als Heckscheiben von Automobilen gedacht sind, erfolgt das Einbrennen der elektrisch leitfähigen Fritte vorzugsweise gleichzeitig mit dem Biegen und Tempern des Glases.
Die Widerstandsstreifen werden normalerweise in geraden Linien auf die Glasscheibe aufgebracht und verlaufen parallel zueinander in einer vorgegebenen Richtung entweder längs oder quer über die Scheibe oder in einigen Fällen auch diagonal über die Scheibe. Die Streifen können auch wellenförmig oder zickzackförmig ausgebildet werden. Der Abstand zwischen jeweils zwei benachbarten Widerstandsstreifen wird so gewählt, daß die Streifen einerseits die Sicht durch die Scheibe nicht stören und andererseits g>, daß die zwischen den Widerstandsstreifen liegenden Glasstreifen so schmal sind, daß sie noch angemessen beheizt werden. Auf diese Weise ergibt sich üblicherweise ein Abstand von 3 cm. Die Widerstandsstreifen können über die ganze Glasscheibe verteilt werden oder nur in einem begrenzten Bereich der Scheibenoberfläche. Vorzugsweise wird die Breite der Widerstands streifen so schmal wie möglich gewählt, da die Streifen-bei einer solchen Gestaltung die Durchsichtigkeit des Glases am wenigsten beeinträchtigen. Andererseits muß aus Gründen der mechanischen Festigkeit und des elektrischen Widerstandes normalerweise eine Streifenbreite zwischen 0,2 und 1,2 mm, vorzugsweise aber eine Streifenbreite von etwa 0,6 mm gewählt werden.
Gemäß der Erfindung sind die Widerstandsstreifen so angeordnet, daß sie sich bis zur Kante der Glasscheibe oder bis in deren Nähe erstrecken. Wie nachstehend erläutert wird, werden auf diese Weise die Beschränkgen hinsichtlich der Lage der Sammelschienen, die quer zu den Widerstandsstreifen auf der Glasoberfläche ausgebildet werden müssen, vermieden. Folglich kann für das Bedrucken von Glasscheiben unterschiedlicher Abmessungen eine einzige Schablone verwendet werden, die ein Muster von ausreichend langen Streifen trägt.
Gemäß der Erfindung sind die Sammelschienen, die mit den Enden der Widerstands streifen verbunden sind, um deren elektrische Speisung zu ermöglichen, als bandförmige Lötmittelschichten direkt auf das Glas aufgeschmolzen. Das Lötmittel besteht überwiegend aus Pb, Sn, Zn und Sb und kann folgende Zusammensetzungen aufweisen: Pb 40 - 98% Sn 1,8 - 50% Zn 0,05-10% Sb 0,05-10%.
Die folgende Zusammensetzung ist demgegenüber noch zu bevorzugen: Pb 81 - 93% Sn 3- 9% Zn 1,5-6% Sb 0,5 - 4%.
Die Proportionalitätsgrenzen für die Mischkomponenten des Lötmittels sind aus den nachstehend beschriebenen Gründen festgelegt. Bei jedem Lötmittel, das 40% Pb und mehr als 50% Sn enthält, besteht die Tendenz, daß die auf der Glasoberfläche erzeugte Lötmittelschicht zu dünn wird.
Wenn dagegen mehr als 98% Pb und weniger als 1, 8% Sn verwendet werden, ist die Haftung zwischen dem Lötmittel und dem Glas gering und der Lötvorgang muß bei hoher Temperatur durchgeführt werden.
Diese Bedingung führt nicht nur zu einem oxydierenden Abbau des Lötmittels, der seinerseits zu schlechten Ergebnissen führt, sondern kann auch ein Brechen des Glases zur Folge haben. Ein Lötmittel, das nur weniger als 0, 05in Zn enthält, besitzt eine geringe Haftung, während ein Lötmittel, das über 10% Zn enthält, hinsichtlich der Leitfähigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser schlechtere Eigenschaften aufweist. Wenn mehr als 0, 5% Sb vorhanden sind, weist das Lötmittel nur eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser auf.
Die Anwesenheit von mehr als 10% Sb würde dagegen die Leitfähigkeit des Lötmittels herabsetzen.
In dem Lötmittel der oben definierten Zusammensetzung ist nicht mehr als 0,1% Aluminium enthalten. Die Anwesenheit von Aluminium verhindert die Zunderbildung, die bei der Oxydation des Lötmittels während des Lötprozesses erfolgt. Folglich wird Aluminium in Mengen von 0,1 bis 0, 01% und vorzugsweise in Mengen zwischen 0, 05 und 0,02% beigegeben. Die Haftfähigkeit des Lötmittels ist gering, wenn sein Aluminiumgehalt über 0,1 hinausgeht. Zusätzlich werden dem Lötmittel ein oder mehrere Elemente der chemischen Gruppe beigegeben, die aus Silizium, Titan und Beryllium besteht. Die Gesamtmenge dieser Elemente soll dabei 0, 5% nicht überschreiten. Diese Komponenten helfen das Anlaufen oder Mattwerden der Oberfläche der auf das Glas aufgeschmolzenen Lötschicht verhindern. Insbesondere werden diese Komponenten in einer Menge von insgesamt 0,02 bis 0, 5% beigegeben, vorzugsweise werden 0, 15 bis 0,06% beigegeben. Wenn die Gesamtmenge 0, 5% übersteigt, wird die Haftung des Lötmittels verringert.
Da Si, Ti und Be so hochschmelzend sind, daß es schwierig ist, sie in metallischer Form beizumengen, werden sie vorzugsweise als Legierungen mit Kupfer oder Aluminium beigegeben. Es werden beispielsweise folgende Legierungen verwendet: 76% Cu - 24% Ti, 85% Cu - 15% Si und 96% Cu - 4% Be. Hierbei finden 1 bis 3% Kupfer ihren Weg in das Lötmittel. Die Anwesenheit von Kupfer beeinflußt jedoch die Eigenschaften des Lötmittels nicht nachteilig, solange der Kupferanteil unter 3% bleibt.
Das Lötmittel wird unter Verwendung eines auf etwa 3000 bis 4000C vorgeheizten Lötspachtels auf die Oberfläche des Glases al fgebracht.
Vorzugsweise wrd dabei ein Lötspachtel verwendet, der parallel zur Glasoberfläche mit einer Ultraschallfrequenz schwingen kann, vorzugsweise mit 20 bis 30 kH. Auf diese Weise übt der Lötspachtel Reibungskräfte auf das Glas aus und verbessert so dessen Oberflächenaktivität.
Folglich wrd damit eine außergewöhnlich starke Haftung zwischen Lötmittel und Glas unterstützt.
In dem oben beschriebenen Lötprozeß wird in der Nähe der Kanten der Glasscheibe eine Sammelschiene (Lötschicht) aufgebracht, die beispielsweise 1 cm breit und ungefähr 0, 5 mm dick ist. Die Sammelschiene ist mit einem Endstück versehen, das seinerseits mit den Zuführungsdrähten der Stromquelle verbunden ist, so daß der Strom von dem Endstück in die Sammelschiene und die Widerstandsstreifen einfließen kann, die vorstehend beschrieben wurden.
Das elektrisch heizbare Glaserzeugnis, das gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren erzeugt werden kann, wird üblicherweise als Fensterglas verwendet. Aus diesem Grund ist es wichtig, daß die Widerstands streifen in hohem Maß abriebfest sind. Das Reinigen des Glases mit einem flüssigen Glasreiniger, der feste Partikel enthält, beschädigt die Widerstandsstreifen und erhöht deren Widerstand.
Gemäß der Erfindung kann ein dünner Kunstharzfilm auf den Widerstandsstreifen durch Anwendung der Elektrophorese abgeschieden werden, so daß die Abriebfestigkeit der Streifen merklich erhöht wird.
Das oben erwähnte elektrophoretlsche Beschichtungsverfahren ist ein Beschichtungsverfahren, das unter Ausnutzung der Theorie der Elektrophorese arbeitet, d. h. unter Ausnutzung des Phänomens, daß bei Erzeugung eines Gleichstroms zwischen einem Elektrodenpaar, das in einer geeigneten Suspension hängt, die suspendierten Partikel zu einer der Elektroden wandern, wo sie niedergeschlagen werden. Wenn diese Beschichtungsmethode bei der Beschichtung von Widerstands streifen auf einem elektrisch heizbaren Glaserzeugnis gemäß der Erfindung angewendet wird, kann ein abriebfester, elektrisch isolierender Film selektiv nur auf den auf der Glasoberfläche eingebrannten Widerstandsstreifen erzeugt werden.
Bei diesem Beschichtungsprozeß wird das Glas in eine Suspension von Harzpartikeln, beispielsweise Acryl-, Alkyl oder Poly esterharzpartikel, versenkt, wobei die Widerstandsstreifen als Anode dienen und gegenüber wird eine Kathodenplatte angeordnet. Zwischen den Elektroden wird eine Gleichspannung von ungefähr 150 bis 250 Volt angelegt. Daraufhin werden die suspendierten Partikel negativ geladen und wandern zur Anode, d. h. zu den Widerstandsstreifen, wo sie abgelagert werden. Diese Behandlung ist innerhalb von 5 Minuten abgeschlossen.
Die Glasscheibe wird anschließend aus dem Bad herausgehoben und mit Wasser gewaschen, wobei die Harzpartikel entfernt werden, die an den Stellen der Glasoberfläche haften, die nicht von Widerstandsstreifen bedeckt sind.
Schließlich wird ein Trocknungsprozeß durchgeführt. Bei diesem Verfahrensschritt wird die Glasscheibe für 10 bis 30 Minuten auf einer Temperatur zwischen 1700 und 2500C gehalten, wobei Wasser und Gas, die in dem abgeschiedenen Film enthalten sind, entfernt werden.
Die Dicke des Schutzfilms liegt zwischen 10 und 100 p und vorzugsweise zwischen 20 bis 40cm .
Nachstehend soll anhand der Figuren 1, 2 und 3 ein bekanntes elektrisch heizbares Glaserzeugnis und das Verfahren zu dessen Herstellung beschrieben werden.
Mit Bezugszeichen 1 ist eine Glasscheibe bezeichnet, die als Heckscheibe in einem Automobil eingesetzt werden soll. Auf der Oberfläche der Glasscheibe ist eine Anzahl von Widerstandsstreifen 2 angeordnet. Jeder dieser Streifen besteht aus einer elektrisch leitfähigen Fritte, die auf der Glasscheibe 1 längs der Längsachse eingebrannt ist. Die Streifen verlaufen parallel zueinander. Wie Fig. 1 zeigt, werden Grundschichten 3 für ein Paar von Sammelschienen erzeugt. Diese Grundschichten 3 bestehen aus einer elektrisch leitfähigen Fritte und werden gleichzeitig mit den Widerstands streifen 2 hergestellt.
Jede der Grundschichten 3 liegt in der Nähe einer der Kanten der Glasscheibe und kreuzt die Enden der Widerstandsstreifen. Die Grundschichten werden zusammen mit den Widerstands streifen 2 aufgedruckt. Daran anschließend erfolgt die Trocknung und das Einbrennen. Wie Fig. 2 und 3 zeigen, wird auf der Grundschicht 3 eine Kupferpiatierung 4 aufgebracht und auf die Kupferplatierung 4 wird ferner eine Metallschicht 6 aufgelötet. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet die Lötmittelschicht. Die Metallschicht 6 wird mit einem Anschlußdraht versehen, der mit einer externen Stromquelle verbunden ist.
Bei dem bekannten Erzeugnis, das vorstehend beschrieben und erläutert wurde, ist eine Grundschicht für die Sammelschiene erforderlich. Wenn folglich die Größe der Glasscheibe geändert wird, muß sowohl die Länge der Widerstandsstreifen als auch die Lage der Sammelschienen entsprechend verändert werden.
Es ist somit erforderlich, mehrere Schablonen, die unterschiedliche Muster tragen, vorzusehen. Darüber hinaus sind bis zur Fertigstellung einer kompletten Sammelschiene noch einige zusätzliche Verfahrensschritte erforderlich.
Bei dem elektrisch heizbaren Glas erzeugnis gemäß der Erfindung, das nachstehend anhand der Fig. 4 und 5 beschrieben werden soll, werden die oben genannten Nachteile vermieden. Wie Fig. 4 zeigt, sind auf der Oberfläche einer Glasscheibe eine Anzahl von Widerstandsstreifen angeordnet. Die Widerstands streifen verlaufen längs der Längsachse der Glasscheibe parallel zueinander und enden an den Kanten der Scheibe.
Die Glasscheibe 1, die als Heckfenster in ein Automobil eingebaut werden soll, besteht aus getempertem Glas und besitzt eine gekrümmte Oberfläche. Die Scheibe ist ungefähr 35 cm hoch und etwa 100 cm lang.
Die Widerstandsstreifen werden folgendermaßen hergestellt: Es wird eine handelsübliche Silberpaste für Siebdrucktechnik verwendet, deren nicht flüchtiger Anteil sich ungefähr folgendermaßen zusammensetzt: Ag 90% PbO 7,3% B203 1, 3pro SiO2 O, 7% Al203 0, 7%.
In Anwendung der Siebdrucktechnik werden insgesamt 28 Streifen, von denen jeder 0,6mm breit ist, in Abständen von 3 cm aufgedruckt. Die Streifen verlaufen zwischen einander gegenüberliegenden Scheibenkanten.
Die bedruckte Glasscheibe wird für 5 Minuten auf etwa 1000C erhitzt, so daß die Streifen trocknen. Anschließend wird die Scheibe in einem H«ofen für 4 Minuten bei einer Temperatur von 7000C einer Wärmebehandlung unterworfen, wodurch die Streifen in die Glasoberfläche eingebrannt werden. Bei dieser Wärmebehandlung wird das Glas auf eine fachwerkartige Biegemulde gelegt, wo es sich unter dem Druck der Schwerkraft verformt. Anschließend wird das bedruckte Glas durch Abkühlen getempert.
In einem weiteren Verfahrensschritt werden, wie Fig. 5 zeigt, zwei Sammelschienen 8 und 9 als bandförmige Lötschichten auf die Glasscheibe aufgelötet, und zwar in der Weise, daß die Sammelschienen die Widerstandsstreifen 2 an den Kanten der Glasscheibe l kreuzen.
Das Lötmittel, das bei diesem Verfahrensschritt benutzt wird, hat die folgende Zusammensetzung: Pb 66,3% Sn 28,4% Zn 2,8% Sb 1,9% Al O, 05% Ti 0,05% Si 0,1% Cu 0,4%.
Der Lötprozeß wird mit Hilfe eines Lötspachtels durchgeführt, der so ausgebildet ist, daß seine Spitze in einer horizontalen Ebene mit einer Frequenz von 20 kH und einer Gesamtamplitude von 30 cm schwingt.
Die Spitze des Lötspachtels wird auf einer Temperatur von etwa 350°C gehalten. Die Spitze taucht selbst in die Lötschmelze und bringt das Lötmittel unter ständigem Reiben an der Glasoberfläche auf die Glasscheibe auf. Jede der beiden Sammelschienen 8 und 9 ist etwa 10 mm breit und ungefähr 0,5 mm dick.
Da durch Anheben des Lötspachtels das Aufbringen der Sammelschienen in getrennten Abschnitten erfolgen kann, steht es frei, die Verbindungsart zwischen den Sammelschienen und den Widerstandsstreifen zu wählen.
Um vier Schaltkreise zu erhalten, von denen jeder aus sieben parallel zwischen den Sammelschienen liegenden Widerstandsstreifen besteht, wird die obere Sammelschiene 8 auf der Glasscheibe in drei getrennte Abschnitte und die untere Sammelschiene 9 in zwei getrennte Abschnitte aufgeteilt, wie dies die Zeichnung zeigt. Die obere Sammelschiene 8 ist an beiden Enden mit Anschlüssen 10 und 11 versehen, die mit den Zuleitungen 12 und 13 verbunden sind. Die Zuleitungen 12 und 13 sind mit einer Stromquelle, die nicht dargestellt ist, verbunden. Im allgemeinen werden die Sammelschienen durch Dichtungen hinter der Fenstereinfassung verborgen.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform beträgt der Widerstand pro Widerstandsstreifen ungefähr 2, 15 Ohm und der Gesamtwiderstand des Kreises einschließlich der Sammelschienen liegt bei ungefähr 1,44 Ohm. Wenn der Kreis an eine 12 Volt-Batterie angeschlossen wird, fließt ein Strom von ungefähr 8, 3 Ampere und in der Glasscheibe wird eine Leistung von 100 Watt erzeugt.
Die Klarsichteigenschaften einer Scheibe mit den obigen elektrischen Daten wurden geprüft. Dabei wurde die Glasscheibe in eine Öffnung in der Wand einer Kiste eingefügt. Die Kiste, deren Abmessungen 150xl50x80cm betrugen, wurde hermetisch verschlossen. Die Temperatur innerhalb der Kiste wurde bei 240C gehalten und die Außentemperatur bei iOOC. Anschließend wurde Wasserdampf innerhalb der Kiste erzeugt, so daß sich ein Niederschlag an der inneren Oberfläche der Glasscheibe ergab. Ungefähr 5 Minuten nach der Niederschlagsbildung wurde die Stromversorgung der Glasscheibe angeschaltet, wodurch das Glas beheizt wurde. Das Verschwinden des Beschlags wurde optisch beobachtet und in der Mitte der Glasscheibe wurden in regelmäßigen Abständen Temperaturmessungen durchgeführt. Nach Einschalten der Versorgungsspannung wurden zuerst die Teile der Glasscheibe längs der Widerstands streifen trocken. Die trockenen Streifen breiteten sich im Verlauf von 10 bis 12 Minuten immer weiter aus, bis schließlich die Scheibe vollständig getrocknet war. Die Veränderung der Breite der trockenen Streifen an der Innenseite des Glases sind in Abhängigkeit von der Zeit in Tabelle 1 dargestellt, die auch die Temperaturänderungen des Mittelteils der Scheibe aufführt.
Die Breite der trockenen Streifen ist als mittlere Breite zu beiden Seiten der jeweiligen Widerstandsstreifen über der Zeit angegeben.
Tabelle 1 Zeit Temperatur der Innenseite Breite der trockenen (Minuten) der Scheibe Streifen (°C) (mm) 0 18, 0 0 2 19,5 4,5 4 21,5 8,0 6 23,0 12,0 8 24,0 18,0 10 25, 0 30, 0 Als Ergebnis eines elektrischen Dauertestinit dem obigen heizbaren Giaserzeugnis stellt sich folgendes heraus: Wenn in dem Schaltkreis 15 Minuten lang ein Strom von 13 Ampere (ungefähr 19 Volt) eingespeist wurde und der Strom dann für 15 Minuten unterbrochen wurde, und wenn dieses Verfahren 50mal wiederholt wurde, zeigten sich sowohl die Sammelschienen als auch die Widerstandsstreifen völlig unverändert.
Damit die auf der Glasoberfläche eingebrannten Widerstandsstreifen in einem bestimmten Teil der Scheibe eine höhere Wärme erzeugen als in dem übrigen Bereich, ist es möglich, eine derartige Anordnung zu wählen, daß der elektrische Widerstand der Streifen, die in diesem Bereich liegen, höher ist als der Widerstand der Streifen in dem übrigen Gebiet. Zu diesem Zweck kann ein leitfähiges Metall, wie Kupfer oder Silber, auf der Oberfläche der Widerstandsstreifen, die außerhalb des gewünschten Bereiches liegen, in Anwendung der konventionellen Galvanisierungstechniken niedergeschlagen werden.
Ferner ist es möglich, die Dicke und/oder die Breite der Widerstandsstreifen in dem fraglichen Bereich zu vermindern. Wenn es erwünscht ist, ist es auch möglich, die Widerstandsstreifen in dem fraglichen Gebiet aus einer anderen elektrisch leitfähigen Fritte zu machen, die einen höheren elektrischen Widerstand besitzt.
Das Lötmittel, das bei der Herstellung der Sammelschienen verwendet wird, kann auch andere als die vorstehend beschriebenen Zt3ammensetzungen haben. Einige dieser anderen möglichen Zusammensetzungen sind in Tabelle 2 zusammengefaßt.
Tabelle 2 Zusammensetzung (Gew. %) Nr. Pb Sn Zn Sb Al Si Ti Be Cu 1 81 9 6 4 2 81 9 6 4 O, 02 3 81 9 6 4 0,05 0,05 4 93 4 2 1 5 93 4 2 1 0,02 0,05 0,05 0,05 6 95 3 1,5 0,5 0,05 7 70 24 2 1,5 .0,01 0,05 0,05 0,05 2,5 Jedes dieser Lötmittel kann direkt auf die Glasoberfläche aufgelötet werden und besitzt eine Haftung von ungefähr 70 kg/cm² oder mehr.
Die nachfolgende Beschreibung befaßt sich mit einem typischen Ausführungsbeispiel, bei dem durch elektrophoretische Abscheidung ein Schutzfilm aus Kunstharz auf die Widerstandsstreifen aufgebracht wird.
Ein mit Polyvinylchloridharz ausgekleideter Eisentank von 200cm Länge, 100 cm Breite und 100 cm Tiefe wird mit einem Beschichtungsmaterial der folgenden Zusammensetzung gefüllt: Acrylharz 15 Gew. qb, organisches Lösungsmittel 5 Gew. %, Wasser 80 Gew. %.
Diese Mischung ist so gewählt, daß die COOH-Gruppen, die in dem Acrylharz enthalten sind, im wesentlichen durch NH4-Gruppen neutralisiert werden, so daß bei Anlegen einer Gleichspannung die suspendierten Partikel negativ geladen werden.
In dem Tank ist eine Kathodenplatte aus rostfreiem Stahl angeordnet.
Die zu behandelnde Glasscheibe wird gegenüber der Kathodenplatte in die Mischung hineingesenkt. Damit die Widerstandsstreifen die Funktion der Anode übernehmen, wird der Anschluß der Sammelschienen mit dem Pluspol (+) der Stromquelle (200 Volt) verbunden, während die Kathode mit dem Minuspol (-) der Stromquelle verbunden wird.
Die Abscheidung der Partikel beginnt, sobald der elektrische Kreis geschlossen ist und das Acrylharz wird gleichmäßig auf der Oberfläche der Widerstands streifen niedergeschlagen.
Nach zwei Minuten wird der elektrische Stromkreis unterbrochen. Das beschichtete Glas wird aus dem Tank herausgenommen und mit Wasser abgesprüht, so daß das Harz, das außerhalb der Widerstandsstreifen an der Glasscheibe haftet, entfernt wird.
Anschließend wird die Glasscheibe in einen Heizofen eingebracht, der auf einer Temperatur von 1800C gehalten wird und bleibt dort für 30 Minuten. Nach Verlassen des Ofens wird die Glasscheibe bei Raumtemperatur abgekühlt.
Während dieser Behandlung werden Wasser und Gas, die sich in dem auf den Widerstandsstreifen niedergeschlagenen Harz gefangen haben, ausgetrieben und das Harz wird getrocknet. Die Dicke des trockenen Filmes beträgt ungefähr 30p .
Bei einem Abriebtest wurden die Widerstandsstreifen auf der Glasscheibe mit einem Tuch gerieben, das mit einem flüssigen Glasreiniger getränkt war, der feste Partikel enthielt. Dabei wurde das Anwachsen des elektrischen Widerstandes der Streifen in bestimmten zeitlichen Abständen gemessen. Zu Vergleichszwecken wurde ein ähnlicher Test bei einer unbeschichteten Glasscheibe durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 zusammengefaßt.
Tabelle 3 Reibdauer Anwachsen des elektrischen Widerstandes (Minuten) unbeschichtete Streifen beschichtete Streifen o 0% 0% 30 20% 0% 60 55% 0% 90 110% o% 120 465% 10% Es stellte sich heraus, daß die Widerstandsstreifen, die durch elektrophoretische Abscheidung beschichtet wurden, eine ungewöhnlich hohe Abriebfestigkeit aufweisen.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines elektrisch heizbaren Glaserzeugnisses, bei dem unter Anwendung der Siebdrucktechnik zumindest eine Seite einer Glasscheibe mit einer elektrisch leitfähigen Fritte in der Weise bedeckt wird, daß auf der Oberfläche aus der Fritte eine Anzahl von schmalen Streifen gebildet wird, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und sich bis in die Nähe der Kanten der Glasscheibe erstrecken, bei dem die aufgebrachten Streifen bei hoher Temperatur gebrannt werden, so daß auf der Oberfläche Widerstands streifen entstehen und bei dem zumindest ein Paar von Sammelschienen auf der Oberfläche erzeugt wird, die die Widerstandsstreifen kreuzen und miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmigen Sammelschienen durch direktes Aufschmelzen eines Lötmittels auf die Glasoberfläche hergestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen unter Verwendung eines Lötspachtels, der mit einer Ultraschallfrequenz schwingt, durch direktes Aufschmelzen eines Lötmittels auf die Glasoberfläche hergestellt werden.

3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötmittel mit folgenden Hauptbestandteilen verwendet wird: 40 - 98% Pb, 1,8 - 50% Sn, 0,05 - 10% Zn, 0,05 - 10% Sb (Gew.%).

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lötmittel mit folgenden Hauptbestandteilen verwendet wird 40 - 98% Pb, 1, 8 - 50% Sn, 0, ob - 10% Zn, 0,05 - 10% Sb und nicht mehr als 0,1% Al (Gew.%).

5. Verfahren nach Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lötmittel zusätzlich zumindest ein Element der Gruppe beigegeben wird, die die Elemente Si, Ti und Be enthält und daß der Gesamtanteil dieser Elemente nicht höher als O, 5% gewählt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lötmittel nicht mehr als 3% Cu (Gew. %) beigegeben werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Widerstands streifen zusätzlich durch eine dünne elektrophoretisch abgeschiedene Kunstharzschicht abgedeckt wird.

8. Elektrisch heizbares Glaserzeugnis, bestehend aus einer einzigen Glasscheibe, einer Anzahl von Widerstandsstreifen, die durch Einbrennen einer elektrisch leitenden Fritte auf zumindest einer Seite der Glasscheibe hergestellt sind und die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und im wesentlichen an den Kanten der Glasscheibe enden, aus zumindest einem Paar von Sammelschienen, wobei jede Schiene auf der Glasscheibe so angeordnet ist, daß sie die Widerstandsstreifen nahe deren Enden kreuzt und der Zuführung der elektrischen Energie zu den Widerstandsstreifen dient4 dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen als bandförmige, unmittelbar auf die Glasoberfläche aufgeschmolzene Lötmittelschichten ausgebildet sind.

9. Elektrisch heizbares Glas erzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel als Hauptbestandteile 40 - 98% Pb, 1,8 - 50% Sn, 0,05 - 10% Zn und 0,05 - 10% Sb (Gew. %) enthält.

10. Elektrisch heizbares Glaserzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel als Hauptbestandteile 40 - 98% Pb, 1,8 - 50i0 Sn, 0,05 - 10% Zn, 0,05 - 10% Sb und nicht mehr als 0,1% A1 (Gew. %) enthält.

11. Elektrisch heizbares Glaserzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel als Hauptbestandteile 40 - 98% Pb, 1, 8 - 50% Sn, 0, 05 - 10% Zn, 0,05 - 10% Sb und nicht mehr als 0,1% Al (Gew. %) enthält und daß zumindest ein Element der Gruppe, die die Elemente Si, Ti und Be enthält, vorhanden ist, wobei die Gesamtmenge der Elemente dieser Gruppe nicht mehr als 0, 5% beträgt.

12. Elektrisch heizbares Glaserzeugnis nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Lötmittel darüber hinaus nicht mehr als 3% Cu enthält.

13. Elektrisch heizbares Glaserzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Widerstandsstreifen von einer dünnen, elektrophoretisch abgeschiedenen Kunstharz schicht bedeckt ist.

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