DE1807862B2

DE1807862B2 - Elektrisch beheizbare Glasscheibe mit Widerstandsstreifen aus einer eingebrannten elektrisch leitenden Fritte und mindestens einem Paar Sammelschienen, die sich durch außerordentlich hohe Haftfestigkeit an der Glasoberfläche auszeichnen, sowie Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1807862B2
Application number: DE19681807862
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Yamato Akeyoshi; Naonori Tokio 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: 1974-03-21
Also published as: DE1807862A1; GB1194090A; DE1817828C3; FR1591393A; DE1817828A1; DE1807862C3; DE1817828B2

Description

2. Glasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lot bis zu 3 Gewichtsprozent Cu enthält.

3. Verfahren zur Herstellung der Glasscheibe nach einem der Ansprüche 1 ^vA 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen durch direktes Aufschmelzen des Lots auf die Glasoberfläche hergestellt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelschienen unter Ver-Wendung eines Ultraschall-Lötspatels hergestellt werden.

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Glasscheibe mit einer Anzahl von aus einer eingebrannten elektrisch leitenden Fritte bestehenden Widerstandsstreifen auf mindestens einer Seite der Glasscheibe, die im wesentlichen an den Kanten der Glasscheibe enden und mit zumindest einem Paar Sammelschienen, deren jede Schiene die Widerstandsstreifen nahe dere:n Enden kreuzt und mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Derartige elektrisch heizbare Glasscheiben sind bekannt. Sie bestellen aus einer getemperten Glascheibe mit einer Anzahl von Widerstandsstreifen, die in Abständen von einigen Zentimetern auf der einen Seite der Glasscheibe angeordnet sind. Wenn den Wider-Standsstreifen elektrische Energie zugeführt wird, erzeugen sie Wärme, wodurch ein Beschlagen der Scheibenoberfläche verhindert wird. Solche Glasscheiben werden hauptsächlich als Fenster für Fahrzeuge und insbesondere als Heckfenster und Windschutzscheibcn für Automobile verwendet.

Herkömmlicherweise werden die Sammelschienen in der gleichen Weise wie die Widerstandnstreifen hergestellt, nämlich durch Siebdruck einer Paste oder Suspension einer elektrisch leitenden Fritte in Streifenform und nachfolgendes Einbrennen. Zur Absenkung des Widerstandes werden diese Streifen anschließend mit einem Metall, beispielsweise Kupfer, plattiert, oder es wird eine Metallschicht aufgeschweißt.

Dieses Verfahren ist sehr kompliziert. Da man gleichzeitig die Sammelschienen und die Widerstandsstreifen drucken muß, wird jedesmal eine neue Schablone benötigt, wenn die Breite der Glasscheibe ge-Indert wird.

Gemäß der deutschen Patentschrift 721192 werden die Sammelschienen durch Aufsprühen von einfachem Metall aufgebracht. Dies haftet jedoch nicht fest genug auf der Glasscheibe. Bei mechanischer Beanspruchune werden solche Sammelschienen leicht beschädigt."Derartige Beanspruchungen treten z. B. ^auf' ^{wenn dle} Glasscheibe gereinigt wird oder wenn ^{es bei} Beheizung zu unterschiedlicher therrmscher Ausdehnung kommt

.^{Es 1}^ daher Aufgabe der vorhegenden Erfindung, ^eine elektrisch beheizbare Glasscheibe der genannten Art zu schaffen, wdohe bilhg .st und in. Gebrauch nicht leicht beschädigt wnd, sowie ein einfaches verfahren zur Herstellung derselben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Sammelschienen aus unmittelbar auf die Glasoberfläche aufgeschmolzenen Schichten eines Lotes bestehen, dessen Haftfestigkeit an der Glasoberfläche außerordentlich hoch ist und das folgende Zusammensetzung aufweist:

40 bis 98 Gewichtsprozent Pb,
1.8 bis 50 Gewichtsprozent Gn,
°.^{05 bis 10} Gewichtsprozent Zn,
0,05 bis 10 Gewichtsprozent Sb und gegebenenfalls bis zu 0,1 Gewichtsprozent Al und gegebenenfalls bis zu 0,5 Gewichtsprozent Si und/oder Ti und/oder Be.

Die Haftfestigkeit des Lotes auf Glas beträgt mehr als 70 kg/cm².
Die folgende Zusammensetzung des Lotes ist be-

50

pb 81 bis 93%

Sn 3 bis 9 %

7 I 5 ^j₃ gy

Sb 0,5 bis 4%

60 Bei jedem Lot, das 40% Pb und mehr als 50% Sn enthält, besteht die Tendenz, daß die auf der Glasoberfläche, erzeugte Lotschicht zu dünn wird. Wenn dagegen mehr als 98% Pb und weniger als 1,8% Sn verwendet werden, ist die Haftung zwischen dem Lot und dem Glas gering, und der Lötvorgang muß bei hoher Temperatur durchgeführt werden. Diese Bedingung führt nicht nur zu einem oxydierenden Abbau

45

3 4

des LoUiS, sondern kann auch ein Brechen des Glases Glasscheibe I kreuzen. Das Lor kann die folgende

zur Folge tiaben. Ein Lot, das nur weniger als G,05% Zusammensetzung hüben:

Zn enthält, besitzt eine geringe Haftung, während

ein Lot. das über 10% Zn enthält, hinsichtlich der Pb 66,3%, Sn 28,4",,, Zn 2,8%, Sb 1,9%,

Leitfähigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegenüber 5 Al 0,05%, Ti 0,05%, Si 0,1 % und Cu 0,4%.

Wasser schlechtere Eigenschaften aufweist. Wenn

mehr als 0,5% Sb vorhanden sind, weist das Lot nur Der Lötprozeß wird mit Hilfe eines Lotspatels

eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Wasser durchgeführt, der so ausgebildet ist, daß seine Spitze

auf. Die anwesenheit von mehr als 10% Sb würde in einer horizontalen Ebene mit einer Frequenz von

dagegen die Leitfähigkeit des Lots herabsetzen. io 20 kHz und einer Gesamtamplitude von 30 μιη

Die Anwesenheit von Aluminium verhindert die schwingt. Die Spitze des Lotspatels wird auf einer

Zunderbildung, die bei der Oxydation des Lots Temperatur von etwa 350⁰C gehalten. Die Spitze

während des Lötprozesses erfolgt. Folglich wird taucht in die Lotschmelze ein und bringt das Lot

Aluminium in Mengtn von 0,1 bis 0,01% und vor- unter ständigem Reiben auf die Glasscheibe auf.

zugsweise in Mengen zwischen 0,05 bis 0,02% bei- 15 Jede der beiden Sammdschienen 8 und 9 ist etwa

gegeben. Die Haftfähigkeit des Lots ist gering, wenn i0 mm breit und ungefähr 0,5 mm dick,

sein Aluminiumgehalt über 0,1% hinausgeht. Die Da durch Anheben des Lotspatels das Aufbringen

Komponenten Si, Ti und Be helfen, das Anlaufen oder der Sammelschienen in getrennten Abschnitten erfolgen

Mattwerden der Oberfläche der auf das Glas auf- kann, steht es frei, die Verbindungsart zwischen den

geschmolzenen Lotschicht zu verhindern. Diese Korn- 10 Sammelschienen und den Widerstandsstreifen zu

ponenten werden vorzugsweise in einer Menge von wählen. Um vier Schaltkreise zu erhalten, von denen

insgesamt 0,02 bis 0,5% und insbesondere 0,15 bis jeder aus sieben parallel zwischen den Sammel-

0,06% beigegeben. Wenn die Gesamtmenge 0,5% schienen liegenden Widerstandsstreifen besteht, wird

übersteigt, ist die Haftung des Lots verringert. Da die obere Sammelschiene 8 in drei getrennte Ab-

Si, Ti und Be so hochschmelzend sind, daß es schwierig 25 schnitte und die untere Sammelschiene 9 in zwei ge-

ist. sie in metallischer Form beizumengen, werden sie trennte Abschnitte aufgeteilt. Die obere Sammel-

vorzugsvveise als Legierungen mit Kupfer oder Alu- schiene 8 ist an beiden Enden mn Anschlüssen 10

minium beigegeben. Es werden beispielsweise folgende und 11 versehen, die mit den Zuleitungen 12 und 13

Legierungen verwendet: 76% Cu — 24% Ti, 85% verbunden sind. Die Zuleitungen 12 und 13 sind mit

Cu — 15% Si und 96% Cu — 4% Be. Hierbei finden 30 einer Stromquelle, die nicht dargestellt ist, verbunden.

1 bis 3% Kupfer ihren Weg in das Lot. Die Abwesen- Im allgemeinen sind die Sammelschienen durch die

heit von Kupfer beeinflußt jedoch die Eigenschaften Dichtungen in der Fenstereinfassung verborgen,

des Lots nicht nachteilig, solange der Kupferanteil Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform

unter 3 % bleibt. beträgt der Widerstand pro Widerstandsstreifen unge-

Das Lot wird unter Verwendung eines auf etwa 35 fähr 2,15 Ohm, und der Gesamtwiderstand des

300 bis 400⁰C vorgeheizten Lotspatels auf die Ober- Stromkreises einschließlich der Sammelschienen liegt

fläche des Glases aufgebracht. Vorzugsweise wird bei ungefähr 1,440hm. Bei Anschluß an eine 12-Volt-

dabei ein Lötspatel verwendet, der parallel zur Glas- Batterie fließ ein Strom von ungefäh.' 8,3 Ampere

oberfläche mit einer Ultraschallfrequenz schwingt, bei einer Leistung von 100 Watt,

vorzugsweise mit 20 bis 30 kHz. Auf diese Weise übt 40 Die Klarsichteigenschaften einer Scheibe mit den

der Lötspatel Reibungskräfte auf das Glas aus und obigen elektrischen Daten wurden geprüft. Dabei

verbessert so dessen Oberflächenaktivität. Die Sam- wurde die Glasscheibe in eine Öffnung in der Wand

melschiene ist z. B. 1 cm breit und ungefähr 0,5 mm einer Kiste eingefügt. Die Kiste, deren Abmessungen

dick. Sie ist mit einem Endstück versehen, das mit 150-150-80 cm betrugen, wurde hermetisch ver-

den Zuführungsdrähten der Stromquelle verbunden 45 schlossen. Die Temperatur innerhalb der Kiste wurde

ist. bei 24⁰C gehalten und die Außentemperatur bei

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von 10° C. Anschließend wurde Wasserdampf innerhalb

Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt der Kiste erzeugt, so daß sich ein Niederschlag an der

F i g. 1 eine Ausführungsform der erfindungsge- inneren Oberfläche der Glasscheibe ergab. Ungefähr

mäßen Heckscheibe während der Herstellung und 50 5 Minuten nach der Niederschlagsbildung wurde die

F i g. 2 die Heckscheibe gemäß F i g. 1 nach der Stromversorgung der Glasscheibe angeschaltet, wo-

Fertigstellung. durch das Glas beheizt wurde. Das Verschwinden

Wie F i g. 1 zeigt, sind auf der Oberfläche einer des Beschlags wurde optisch beobachtet, und in der Glasscheibe 1 eine Anzahl von Widerstandssfreifen 2 Mitte der Glasscheibe wurden in regelmäßigen Abangeordnet, welche längs der Längsachse der Glas- 55 ständen Temperaturmessungen durchgeführt. Nach scheibe 1 parallel zueinander verlaufen und an den Einschalten der Versorgungsspannung wurden zuerst Kanten der Scheibe enden. die Teile der Glasscheibe längs der Widerstands-

Die Glasscheibe 1, die als Heckfenster in ein Auto- streifen trocken. Die trockenen Streifen breiteten sich

mobil eingebaut werden soll, besteht aus getempertem im Verlauf von 10 bis 12 Minuten immer weiter aus,

Glas und besitzt eine gekrümmte Oberfläche. Die 60 bis schließlich die Schei'c, vollständig getrocknet war.

Scheibe ist ungefähr 35 cm hoch und etwa 100 cm Die Veränderung der Breite der trockenen Streifen

lang. Die Widerstandsstreifen werden mit einer an der Innenseite des Glases sind in Abhängigkeit

handelsüblichen Silberpaste im Siebdruck hergestellt. von der Zeit in Tabelle ! dargestellt, die auch die

Es sind insgesamt 28 Streifen, von denen jeder 0,6 mm Temperaturänderungen des Mittelteils der Scheibe

breit ist, in Abständen von 3 cm aufgedrückt. 65 aufführt.

Ferner sind zwei Sammelschienen 8 und 9 in Form Die Breite der trockenen Streifen ist als mittlere bandförmiger Lo'schichten derart vorgesehen, daß Breite zu beiden Seiten der jeweiligen Widerstandssie die Widerstandsstreifen 2 an den Kanter, der streifen über der Zeit angegeben.

Tabelle 1

*7r>it*	Temperatur der Innen	Breite der trockenen
/.CIl	seite der Scheibe	Streifen
(Minuten)	(⁰C)	(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

Das LoI, das bei der Herstelluing der Sammelschienen verwendet wird, kann z. B. eine der Zusammensetzungen gemäß Tabelle 2 haben.

Tabelle 2
Zusammensetzung (Gewichtsprozent)

Wenn in dem Schaltkreis 15 Minuten lang ein Strom von 13 Ampere (ungefähr 19VoIt) eingespeist wird und der Strom dann für 15 Minuten unterbrochen wird und wenn dieses Verfahren 50mal wiederholt wird, sind sowohl die Sammelschienen als auch die Widerstandsstreifen völlig unverändert, ao

Nr.	Pb	Sn	Zn	Sb.	Al	Si	Ti	Be	Cu
1	81	9	6	4
2	81	9	6	4	0,02
3	81	9	6	4	0,05	0,05
4	93	4	2	I
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 Lote kann direkt auf die Glasoberfläche aufgelötet werden und besitzt eine Haftung von etwa 70 kg/cm² oder mehr.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

ί 807 Parentinsnrüche·

1. Elektrisch heheizbare Glasscheibe mit einer Anzahl von aus einer eingebrannten elektrisch leitenden Fritte bestehenden Widerstandsstreifen auf mindestens einer Seite der Glasscheibe, die im wesentlichen an den Kanten der Glasscheibe enden und mit zumindest einem Paar Sammelschienen, deren jede Schiene die Widerstandsstreifen nahe deiren Enden kreuzt und init einer elektrischen Energiequelle verbunden ist, d adurch gekennzeichnet, daß die Sammclschiene (8, 9) aus unmittelbar auf die Glasoberfläche aufgeschmolzenen Schichten eines Lots bestehen, dessen Haftfestigkeit an der Glasoberfläche außerordentlich hoch ist und das folgende Zusammensetzung aufweist:

20

40 bis 98 Gewichtsprozent Pb,

1,8 bis 50 Gewichtsprozent Sn,

0,05 bis 10 Gewichtsprozent Zn,

0,05 bis 10 Gewichtsprozent Sb und ge-

gebenenfalls bis zu 0,1 Gewichtsprozent Al ^ und gegebenenfalls bis zu 0,5 Gewichts-

Prozent Si und/oder Ti und/oder Be.