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Die
Erfindung bezieht sich auf eine planare bzw. ebene oder flächige Heizeinrichtung
für einen Spiegel,
und insbesondere auf eine eingebaute planare bzw. flächige Heizeinrichtung,
die auf die Rückseite
eines Spiegels direkt aufgedruckt oder mittels Transferdruck bzw. Übertragungsdruck
aufgedruckt ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 6A und 6B wird nachfolgend eine
herkömmliche,
planare Heizeinrichtung 10 beschrieben, die zur Anbringung
an der Rückseite
eines Fahrzeugspiegels zum Zwecke der Feuchtigkeitsbeseitigung (Nebelfeuchtigkeitsentfernung),
des Abtauens (Defrostens) und/oder der Eisbeseitigung ausgelegt
ist. Zwei Hauptelektroden 3 und 4 in der Form
jeweils eines Streifens sind auf einer seitlichen Oberfläche eines
flexiblen, elektrisch isolierenden Blatts 2, das zum Beispiel
aus Polyethylenterephthalat besteht, entlang der oberen und unteren
Randbereiche des Blatts 2 derart aufgedruckt, daß sie einander
gegenüberliegen.
In 6A ist das isolierende
Blatt 2 in einer Darstellung gezeigt, wie sie sich bei
einer Betrachtung von der anderen seitlichen Oberfläche bei
Durchsicht ergibt, wenn angenommen wird, daß das Blatt transparent ist.
Leitungselektroden 5 und 6 für den Anschluß an die
Spannungsquelle sind derart ausgebildet, daß sie von den entsprechenden
Hauptelektroden 3 und 4 aufeinander zu verlaufen
und in Anschlußstellen 5a und 6a enden,
die einander mit geringem Abstand gegenüberliegen. Kammförmige Unterelektroden 7 und 8 sind
durch Drucken derart ausgebildet, daß sie von den entsprechenden
Hauptelektroden 3 und 4 sowie den Leitungselektroden 5 und 6 ausgehend
verlaufen und jeweils eine miteinander verzahnte Ausgestaltung besitzen.
Ein Film 9 aus einem Widerstandsmaterial ist auf der einen
seitlichen Oberfläche
des isolierenden Blatts derart ausgebildet, daß er die Unterelektroden 7 und 8 bedeckt,
wie dies in 6B gezeigt
ist.
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Zwei
Spannungsanschlußklemmen 11 und 12 sind
zu der anderen Oberflächenseite
des isolierenden Blatts 2 bei den jeweiligen Anschlußstellen 5a und 6a mit
Hilfe von Hülsen
oder Hohlnieten 13 hindurchgeführt bzw. durchverbunden, wobei
die Hohlnieten 13 mit den Anschlußstellen 5a und 6a verbunden
sind. In vielen Fällen
wird die flächige
Heizeinrichtung 10 durch ein doppelseitiges oder doppelklebendes
Klebeband 15 vervollständigt,
das auf diejenige Seitenfläche
des isolierenden Blatts 2 aufgebracht wird, auf der der
Film 9 aus Widerstandsmaterial ausgebildet ist. Das Klebeband 15 wird
mit einem aufgebrachten, metallischen Film 16b aus Chrom verbunden,
der auf der Rückseite
einer Glasschicht 16a angeordnet ist und mit dieser zur
Bildung eines Spiegels zusammenwirkt.
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Die
Leitungselektroden 5 und 6 für die Spannungsanschlüsse und
die proximalen Endabschnitte der Hauptelektroden 3 und 4,
die an die Leitungselektroden für
die Spannungsanschlüsse
angrenzen, die ihrerseits einen großen elektrischen Stromfluß ermöglichen,
sind verbreitert, um hierdurch ein Brennen bzw. Durchbrennen zu
vermeiden. Andererseits sind die Hauptelektroden 3 und 4 in
ihrer Breite in Richtung zu ihren distalen bzw. entfernt liegenden Enden
aufgrund der Abnahme des Stromflusses verjüngt.
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Die
herkömmliche,
planare Heizeinrichtung 10 ist an dem Spiegel 16 dadurch
befestigt, daß die Heizeinrichtung,
die auf der einen seitlichen Oberfläche des flexiblen, isolierenden
Blatts 2, das zum Beispiel aus Polyesterterephthalat besteht,
ausgebildet ist, mit dem Spiegel 16 mit Hilfe des beidseitig
klebenden Klebebands 15 verbunden ist. Jedoch tritt bei einer
solchen planaren Heizeinrichtung der Nachteil auf, daß sich bei
der Ausnutzung der Wärmeenergie ein
niedriger Wirkungsgrad einstellt, der durch die lange Zeitdauer
bedingt ist, die erforderlich ist, damit die in dem Widerstandsfilm 9 erzeugte
Wärme zu dem
Spiegel 16 geleitet wird. Dies liegt daran, daß das doppelseitig
klebende Klebeband 15 eine niedrige thermische Leitfähigkeit
aufweist und dennoch eine relativ große Dicke von 0,1 bis 0,2 mm
besitzt.
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Darüber hinaus
tritt bei der Verbindung der Heizeinrichtung mit dem Spiegel 16 die
Notwendigkeit auf, das Schutzpapier des doppelseitig klebenden Klebebands 15,
das mit einer Seitenfläche
der planaren Heizeinrichtung 10 verbunden ist, abzuziehen,
und dann die Heizeinrichtung unter Zuhilfenahme einer Anbringungs-
bzw. Montagespannvorrichtung aufzubringen, so daß mühsame und zeitaufwendige Arbeitsvorgänge erforderlich
sind, um die Heizeinrichtung an dem Spiegel anzubringen. Dies stellt wiederum
ein Hindernis gegenüber
der Herstellung von kostengünstigen
Spiegeln mit Heizeinrichtungen dar.
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Da
die herkömmliche
planare Heizeinrichtung ferner auf dem dünnen, isolierenden Blatt 2 ausgebildet
wird, das aus einem organischen Material wie etwa aus Polyethylenterephtalat
(PET) hergestellt ist, ist es bei der herkömmlichen planaren Heizeinrichtung
erforderlich, daß die
Elektroden einen elektrisch leitenden Film aufweisen, der Silber
und wärmefixierendes
Harz wie etwa Epoxydharz, Phenolharz, Melaminharz und dergleichen
als Bindemittel enthält.
Damit eine ausreichende Klebefestigkeit erzielt wird, ist es notwendig,
daß ein
solches wärmefixierendes
Harz, das ein elektrisch isolierendes Material darstellt, mit einem
Gewichtsverhältnis
von mindestens ungefähr
30 % in der Verbindung vorgesehen wird, was zu einer Erhöhung des
spezifischen Widerstands führt.
Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit, daß die Breite der Elektroden
vergrößert werden muß, um hierdurch
eine hohe Toleranz gegenüber dem
elektrischen Strom bereitzustellen. Dies wiederum verringert nicht
nur den effektiven Oberflächenbereich
der Heizeinrichtung in entsprechender Weise, sondern führt auch
zu einer unerwünschten
Erhöhung
der Kosten des Materials.
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Die
US-4,931,627 offenbart eine Spiegelheizvorrichtung mit einem elektrisch
isolierenden Substrat aus beispielsweise Mylar, auf dem eine Gruppe
von Elektroden angeordnet ist. Diese Gruppe umfaßt ein Paar einander gegenüberliegender
Hauptelektroden, ein Paar von Spannungsanschluß-Leitungselektroden, die von
den entsprechenden Hauptelektroden ausgehen, und kammförmige Unterelektroden,
die von den entsprechenden Hauptelektroden ausgehend derart verlaufen,
daß sie
fingerförmig
ineinander verzahnt sind. Auf dem elektrisch isolierenden Substrat
und den Unterelektroden sind mehrere Widerstandsstreifen parallel
zueinander derart ausgebildet, daß sie die Unterelektroden senkrecht
kreuzen. Auf den Widerstandsstreifen, den Unterelektroden und dem
elektrisch isolierenden Substrat ist mittels eines Klebefilms ein
elektrisch isolierender Film aus beispielsweise Mylar befestigt.
Anschlußfahnen zum
Anschluß der
Elektroden an eine Spannungsquelle sind mittels Hohlnieten mit jeweiligen
Anschlußstellen
der Spannungsanschluß-Leitungselektroden
verbunden.
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Aus
der
DE 35 36 268 A1 ist
ein planares Heizelement bekannt, das ein Metallsubstrat umfaßt, welches
mit einer Isolierglasschicht bedeckt ist, auf der metallische Leiter
angeordnet sind. Diese Leiter sind mit einer chemisch resistenten
Deckglasschicht bedeckt, die aus einem Zirkonphosphatglas und einem
Bor-Titan-Email besteht.
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Es
ist eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine planare
Heizeinrichtung zu schaffen, die eine hohe Effizienz hinsichtlich
der Wärmeausnutzung
bei der Erwärmung
eines Spiegels aufweist und ferner die Bereitstellung eines vergrößerten,
zur Wärmeerzeugung
einzusetzenden Oberflächenbereichs
ermöglicht,
und die ferner eine Verbindung der Spannungsanschlußklemmen
oder der Spannungsversorgungsleitungen mit den Anschlußstellen
der jeweiligen Spannungsanschluß-Leiterelektroden
in einfacher Weise erlaubt.
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Eine
zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Verfahrens zur Herstellung einer solchen planaren Heizeinrichtung,
die die vorstehend genannte Aufgabe der vorliegenden Erfindung löst.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird eine planare Heizeinrichtung
mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen geschaffen.
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Weiterhin
wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
eines planaren Heizelements in Übereinstimmung
mit den im Patentanspruch 2 angegebenen Merkmalen bereitgestellt.
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In Übereinstimmung
mit der Erfindung werden die Spannungsanschlußklemmen oder die Spannungsversorgungsleitungen
mit den Anschlußstellen der
jeweiligen Spannungsanschluß-Leiterelektroden durch
Löten verbunden,
was dadurch möglich
ist, daß bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
elektrisch leitende Tinte als Material für die Elektrodengruppe eingesetzt
wird, wobei die Tinte Silber und anorganisches Glas als Bindemittel
enthält.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
kann der Glasfilm direkt auf der Rückseite des Spiegels mit Hilfe
eines Siebdruckvorgangs oder eines Sprühvorgangs ausgebildet werden.
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Ferner
kann die Elektrodengruppe direkt auf der Rückseite des Spiegels mit Hilfe
eines Siebdruckverfahrens ausgebildet werden.
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Darüber hinaus
kann der Widerstandsfilm direkt auf der Rückseite des Spiegels mit Hilfe
eines Siebdruckverfahrens gebildet werden.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
ist es ferner möglich,
den Glasfilm, die Elektrodengruppe und den Widerstandsfilm bereits
vorab auf einem Transferpapierblatt bzw. Übertragungspapierblatt zu drucken,
wonach der Glasfilm, die Elektrodengruppe und der Widerstandsfilm
dann auf die Rückseite
des Spiegels mit Hilfe eines Wassertransferprozesses bzw. Wasserübertragungsprozesses übertragen
werden.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen näher
beschrieben.
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1 zeigt
eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung,
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht, die entlang einer in 1 gezeigten
Linie 2B-2B' geschnitten
ist,
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3A zeigt
eine Draufsicht auf einen Glasfilm 18 und auf eine Elektrodengruppe,
die in den 1 und 2 gezeigt
sind und bereits vorab auf einem Übertragungspapierblatt ausgebildet
sind,
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3B zeigt
eine Querschnittsansicht, die entlang der in 3A gezeigten
Linie 3B-3B' geschnitten
ist,
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4A zeigt
eine Draufsicht auf einen in den 1 und 2 gezeigten
Widerstandsfilm 9, wobei dieser Widerstandsfilm bereits
vorab auf dem Übertragungspapier
ausgebildet ist,
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4B zeigt
eine Querschnittsansicht, die entlang einer in 4A gezeigten
Linie 4B-4B' geschnitten
ist,
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5 zeigt
eine graphische Darstellung, in der die Oberflächentemperatur eines Spiegels,
der mit der in den 1 und 2 gezeigten
planaren Heizeinrichtung 10 versehen ist, gegenüber der
Bestromungszeitdauer dargestellt ist und ein Vergleich mit dem Stand
der Technik gezeigt ist,
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6A zeigt
eine Draufsicht auf die bereits beschriebene, herkömmliche,
planare Heizeinrichtung, die an der Rückseite eines Fahrzeugspiegels angebracht
ist, und
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6B zeigt
eine Querschnittsansicht, die entlang einer in 6A gezeigten
Linie 1B-1B' geschnitten
ist.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsbeispiel
näher beschrieben,
wobei in den 1 und 2 diejenigen
Teile, die den in den 6A und 6B gezeigten
Komponenten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
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In Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisch isolierender
Film 18 aus Borsilikat-Bleiglas (im folgenden einfach als
Glasfilm bezeichnet) auf dem metallischen Chromfilm 16b auf der
Rückseite
des Spiegels 16 durch ein Siebdruckverfahren oder durch
ein Sprühverfahren
ausgebildet und anschließend
gebacken bzw. erhitzt (gebrannt). Nachfolgend wird ein Paar von
streifenförmigen Hauptelektroden 3 und 4,
Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6,
und kammförmigen
Unterelektroden 7 und 8 auf dem Glasfilm 18 durch
ein Siebdruckverfahren unter Verwendung einer elektrisch leitenden
Silber-Tinte, die Borsilikat-Bleiglas als Bindemittel enthält, ausgebildet
und anschließend
gebrannt bzw. erhitzt. Hieran schließt sich die Ausbildung und
das Brennen bzw. Erhitzen eines Widerstandsfilms 9, der
PTC-Eigenschaften bzw. einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist,
an, um hierdurch die Unterelektroden 7 und 8 zu
bedecken. Ein elektrisch isolierender Film 20 wird dann
vollständig über den
Hauptelektroden 3 und 4, den Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 (mit
Ausnahme der Anschlußstellen 5a und 6a)
und dem Widerstandsfilm 9 ausgebildet.
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Die
Spannungsanschlußklemmen 11 und 12 oder
die Spannungsleitungen werden mit den jeweiligen Anschlußstellen 5a und 6a verlötet.
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Der
isolierende Film 18, die Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 und
die Unterelektroden 7 und 8 werden direkt mittels
Siebdruck auf den Spiegel 16 aufgedruckt und gebrannt bzw.
erhitzt, falls der Spiegel 16 flach ist.
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Bei
einem gekrümmten
Spiegel wird, wie in den 3A und 3B gezeigt
ist, ein elektrisch isolierender Film 18 aus Borsilikat-Bleiglas
auf ein Transferpapierblatt 19 für Glas (bzw. für die Verwendung
bei Glas) gedruckt und wird dann getrocknet, um hierdurch das Drucklösungsmittel
zu beseitigen. Hierdurch wird ein 5 bis 60 μm dicker Film gebildet. Hieran
schließt
sich das Drucken und Trocknen der verschiedenen Elektroden 3, 4, 5, 6, 7 und 8 mittels einer
elektrisch leitenden Tinte aus Silber, die Borsilikat-Bleiglas als
Bindemittel enthält,
an. Auf die verschiedenen Elektroden wird eine Tinte auf Acrylharzbasis
mittels Siebdruck als Schutzfilm (schützender Film) 21 ausgebildet,
den man dann auf natürliche Weise
trocknen läßt. Hieran
schließt
sich ein Eintauchen in einem stationären Wassertank an, in dem die resultierende,
gedruckte, laminierte Filmanordnung 22 sanft von dem Transferpapierblatt 19 abgeschält wird.
Die laminierte Filmanordnung 22 wird dann auf die Rückseite
des Spiegels übertragen
und gebrannt. Dies ist als "Wassertransferprozeß" bzw. Übertragungsvorgang
unter Einsatz von Wasser bekannt.
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Die
Gründe
dafür,
daß der
isolierende Film 18 aus Borsilikat-Bleiglas hergestellt
wird, bestehen erstens darin, daß die Aushärtungstemperatur des isolierenden
Films 18 zum Zwecke der Verhinderung der Oxidation des
metallischen Chromfilms, der zur Bildung des Spiegels 16 verwendet
wird, sowie zum Zwecke der Verhinderung einer Verformung des Spiegels
verringert ist, und daß zweitens
eine verbesserte Verbindungsfestigkeit aufgrund der chemischen Verbindung
zwischen dem Borsilikat-Bleiglas und dem metallischen Chrom erzielt
wird.
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Die
elektrisch leitende Tinte aus Silber, die zur Erzeugung der Elektroden 3 bis 8 verwendet
wird, stellt eine gute Klebeverbindungsfestigkeit bzw, gute Haftung
selbst bei einem sehr kleinen Anteil an Bindemittel bereit, da als
Bindemittelzusatz Borsilikat-Bleiglas des gleichen Typs wie derjenige,
aus dem der isolierende Film 18 hergestellt ist, verwendet wird.
Dies führt
dazu, daß die
Elektroden einen spezifischen Widerstand aufweisen, der sehr niedrig
ist und ungefähr
lediglich ein hundertzwanzigstel (1/120) des spezifischen Widerstands
des herkömmlichen
elektrisch leitenden, Silber enthaltenden Materials beträgt, das
organisches Harz als Bindemittel umfaßt. Hierdurch ist es möglich, die
Musterbreite der Hauptelektroden 3 und 4 und der
Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 im
Vergleich zu derjenigen bei dem Stand der Technik zu verringern, so
daß es
möglich
ist, den zur Wärmeerzeugung
ausgenutzten Oberflächenbereich
um ungefähr
10 % zu erhöhen,
verglichen mit dem Stand der Technik.
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Aufgrund
des erhöhten
Anteils von Metall, das in dem Elektrodenfilmmaterial enthalten
ist, und auch aufgrund des Einsatzes des Bindemittels aus Glas,
das eine höhere
Wärmebeständigkeit
als Harz aufweist, ist es nun ferner möglich, die Spannungsanschlußklemmen 11 und 12 mit
den jeweiligen, gedruckten Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 durch
direktes Verlöten
zu verbinden, was beim Stand der Technik Schwierigkeiten bereitete.
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Wenn
der Spiegel flach ist, kann der einen positiven Temperaturkoeffizienten
aufweisende Widerstandsfilm 9 direkt durch Siebdrucken
und Backen bzw. Aushärten
einer Tinte auf dem isolierenden Film 18 und den Unterelektroden 7 und 8 ausgebildet
werden, wobei die Tinte thermoplastisches Harz als Basisbestandteil
sowie ein elektrisch leitendes metallisches Pulver, ein metallisches
Oxid, Kohlenstoffpulver und Kohlenfasern enthält, die in dem Harz in verteilter
Weise enthalten sind.
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Wenn
der Spiegel gekrümmt
ist, wie es in den 4A und 4B gezeigt
ist, wird zunächst ein
positiven Temperaturkoeffizienten aufweisender Widerstandsfilm 9 durch
Siebdrucken auf einem Transferpapierblatt bzw. Übertragungspapierblatt 24 ausgebildet
Der Widerstandsfilm 9 wird nachfolgend auf die Unterelektroden 7 und 8 mit
Hilfe eines Wassertransferprozesses bzw. unter Einsatz von Wasser erfolgenden Übertragungsvorgangs übertragen,
wonach er gebacken bzw. gehärtet
oder gebrannt wird.
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In 5 ist
mit einer Kurve 51 die Oberflächentemperatur eines Spiegels
veranschaulicht, der die in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stehende, integral ausgebildete,
planare Heizeinrichtung aufweist, wobei die Oberflächentemperatur
gegenüber
der Bestromungsdauer, während
der elektrischer Strom durch die Heizeinrichtung fließt, aufgetragen
ist. Die weitere Kurve 52 zeigt die Ergebnisse, die bei
einem Gegenstand gemäß dem Stand der
Technik gemessen wurden. Aus der in 5 gezeigten
Darstellung ist ersichtlich, daß die
erfindungsgemäße Heizeinrichtung
bzw. der erfindungsgemäße Spiegel
die Wirkung erzielen kann, daß der Spiegel
eine gewünschte
Oberflächentemperatur
innerhalb einer kürzeren
Zeitdauer, während
der elektrischer Strom zugeführt
wird, erreichen kann. Dies liegt daran, daß die Wirksamkeit der Ausnutzung
der Wärme
dadurch verbessert worden ist, daß die Heizeinrichtung 10 mit
einem vergrößerten,
zur Wärmeerzeugung
beitragenden Oberflächenbereich
versehen werden kann, und daß der
Glasfilm 18 erheblich dünner
als das herkömmliche,
doppelseitig klebende Klebeband ausgelegt ist.
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Im
folgenden wird das in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung stehende Verfahren zur Herstellung der
erfindungsgemäßen planaren Heizeinrichtung
in größeren Einzelheiten
beschrieben.
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Zunächst wird
eine erste Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.
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Schritt
1: Bei der ersten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ein elektrisch isolierender Film 18 aus Borsilikat-Bleiglas
auf dem durch Dampfphasenabscheidung ausgebildeten metallischen
Chromfilm 16b auf der Rückseite
des Spiegels 16 mit Hilfe eines Siebdruckverfahrens aufgedruckt,
wie es in 2 veranschaulicht ist.
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Die
elektrisch isolierende Drucktinte, die bei der vorliegenden Erfindung
verwendbar ist, kann zum Beispiel die Tinte G-5204 sein, die von
Shoei Chemical Co, Ltd., Japan, hergestellt wird und die als einen
Hauptbestandteil Borsilikat-Bleiglas enthält, das mit anorganischen schwarzen
Pigmenten wie etwa Kobaltoxid, einem organischen Lösungsmittel wie
etwa Butylcarbitol und einem Verdickungsmittel wie etwa Ethylzellulose
gemischt ist. Eine solche isolierende Tinte wird unter Verwendung
einer Rastermaske bzw. Siebmaske wie etwa einem Maschensieb aus
rostfreiem Stahl und einer Maschengröße bzw. Siebgröße von 250
im Siebverfahren gedruckt, wobei der hierdurch gebildete gedruckte
isolierende Film rasch (innerhalb von 4 Stunden) nach dem Drucken
für 10
Minuten bei 150°C
in einer Konstanttemperaturkammer getrocknet wird, um das organische Lösungsmittel
auszutreiben.
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Nach
dem Trocknen wird der isolierende Film 18 aus Borsilikat-Bleiglas
für 10
Minuten bei 500°C
in einem elektrischen Ofen des Tunneltyps gehalten, wonach sich
das Verbundensein mit dem Brennen an den metallischen Chromfilm 16B ergibt. Die
Dicke des isolierenden Films 18 ist derart gewählt, daß sie nach
dem Brennen bei 5 bis 30 μm, vorzugsweise
bei 10 bis 20 μm
liegt.
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Es
ist anzumerken, daß die
vorstehend beschriebenen Druck- und Brennschritte bzw. Erwärmungsschritte
zweimal wiederholt werden können, um
hierdurch die Dicke des Films lauf 10 bis 60 μm) zu verdoppeln und hiermit
die Bildung von nadellochförmigen
Löchern
zu verhindern und damit gute isolierende Eigenschaften des Films
sicherzustellen.
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Schritt
2: Bei dem nächsten
Schritt wird auf dem isolierenden Film 18 ein Elektrodenmuster,
das Hauptelektroden 3 und 4, Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 sowie
Unterelektroden 7 und 8 enthält, im Siebdruckverfahren unter
Verwendung einer Raster- bzw. Siebmaske gedruckt, die zum Beispiel
ein Maschensieb aus rostfreiem Stahl mit einer Maschengröße von 200
sein kann. Die Drucktinte, die in diesem Schritt verwendet wird,
kann zum Beispiel die Tinte H-4192 sein, die von Shoei Chemical Co,
Ltd., Japan, hergestellt wird. Rasch (innerhalb von 2 Stunden) nach
dem Drucken wird das in dieser Weise durch Drucken ausgebildete
Elektrodenmuster für
10 Minuten bei 150°C
in einer Konstanttemperaturkammer getrocknet, um hierdurch das organische
Lösungsmittel
auszutreiben.
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Nach
dem Trocknen wird das Elektrodenmuster für 10 Minuten bei 500°C in einem
tunnelförmigen
elektrischen Ofen gehalten, woran sich das Backen bzw. Brennen bzw.
Brennverbinden mit dem isolierenden Film 18 anschließt bzw.
sich diese Verbindung als Ergebnis einstellt. Die Filmdicke des Elektrodenmusters
ist derart gewählt,
daß sie
nach dem Brennen bei 5 bis 30 μm,
vorzugsweise bei 10 bis 20 μm,
liegt. Es hat sich gezeigt, daß der
spezifische Widerstand der resultierenden Elektroden bei 4,0 × 10–7 Ωcm liegt.
Dies bedeutet eine Verringerung des spezifischen Widerstands um
einen Faktor von 1/120 im Vergleich zu dem spezifischen Widerstand von
4,8 × 10–5 Ωcm, der
bei einem elektrisch leitenden Film aus Silber erhalten wird, der
thermofixierendes organisches Harz als Bindemittel enthält und auf dem
isolierenden Blatt (PET) 2 bei der herkömmlichen Heizeinrichtung gedruckt
ist. Dies erlaubt eine erhebliche Verringerung der Breite der Hauptelektroden 3 und 4 und
der Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6,
verglichen mit dem Stand der Technik.
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Schritt
3: Das Drucken des positiven Temperaturkoeffizienten aufweisenden
Widerstandsfilms 9 wird ebenfalls durch Siebdrucken bewirkt,
um hierdurch die Unterelektroden 7 und 8 zu bedecken,
wie es auch bei dem isolierenden Glasfilm 18 und dem Elektrodenfilm 3 bis 8 der
Fall ist. Es ist hierbei aber anzumerken, daß der Widerstandsfilm 9 zur
Verbesserung der PTC-Eigenschaft,
das heißt
des positiven thermischen Widerstandskoeffizienten, derart gedruckt
wird, daß er
eine verhältnismäßig dickere Filmdicke
aufweist, die in dem Bereich von 15 bis 70 μm (nach dem Brennen) liegt,
was dadurch erreicht wird, daß ein
Maschensieb aus rostfreiem Stahl mit einer Maschengröße von 100
verwendet wird, die gröber
ist als das Drucksieb, das für
den Siebdruck bzw. Raster- oder Schablonendruck des Elektrodenmusters
verwendet wird.
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Die
Widerstandspaste, die für
den Druck des Widerstandsfilms 9 verwendbar ist, kann thermoplastisches
Harz und elektrisch leitendes Material wie etwa Kohlenstoffpulver,
Füllmaterial
und organisches Lösungsmittel
enthalten, die im Harz mit Hilfe einer Mischwalze bzw. einem Mischwalzwerk,
einem Quetschwerk (Masher) oder dergleichen eingemischt und verteilt
sind. Der resultierende spezifische Widerstand hängt hierbei von dem Bestandteilverhältnis des
elektrisch leitenden Materials ab. Die Einstellung des gewünschten
spezifischen Widerstands kann durch Mischen von zwei unterschiedlichen
Arten von Widerstandstinten, die unterschiedliche Widerstandswerte
aufweisen, bewerkstelligt werden. Das Backen bzw. Brennen des Widerstandsfilms
wird dadurch erreicht, daß er
für zwei
bis zehn Minuten bei 120°C
bis 200°C
in einem tunnelförmigen
elektrischen Ofen gehalten wird.
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Schritt
4: Damit die schützenden
und isolierenden Eigenschaften des Widerstandsfilms 9 und der
Elektrodenfilme 3 bis 8 sichergestellt werden, wird
ein elektrisch isolierender Film 20 derart ausgebildet,
daß er
den Film 20 bzw. 9 und die Elektroden 3, 4, 5,
und 6 mit Ausnahme der Anschlußstellen 5a und 6a bedeckt.
Der isolierende Film 20 kann dadurch gebildet werden, daß eine wärmehärtendes Harz
enthaltende Tinte wie etwa Epoxyd- und Phenolharze oder die gleiche,
thermoplastisches Harz enthaltende, isolierende Tinte wie dasjenige
Material, aus dem der Widerstandsfilm 9 mit positivem Widerstandstemperaturkoeffizienten
hergestellt ist, gedruckt oder gebrannt wird, oder er kann in manchen Fällen auch
durch ein Blatt aus PET ersetzt werden, das ein einseitig klebendes
Klebeband aufweist, das auf die Widerstands- und Elektrodenfilme
aufgebracht wird.
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Bessere
Widerstandseigenschaften mit positiver Temperaturkennlinie (PTC-Widerstandseigenschaften)
lassen sich vor allem dann erzielen und aufrechterhalten, wenn der
isolierende Film unter Verwendung der gleichen, thermoplastisches
Harz enthaltenden isolierenden Tinte wie der Widerstandsfilm oder
der isolierende Widerstandsfilm aus PET mit einem einseitig klebenden
Klebeband zur Verbesserung der PTC-Eigenschaften gebildet wird.
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Schritt
5: Spannungsanschlußklemmen 11 und 12 werden
an die jeweiligen Anschlußstellen 5a und 6a mit
einem Harz gefüllten,
eutektischen Lötmittel
(zum Beispiel Silber S256 Senju Metal Co., Ltd., Japan, hergestellt
wird) angelötet,
um hierdurch eine PTC-Heizeinrichtung fertigzustellen, die direkt
an einem Spiegel angebracht ist.
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Im
folgenden wird eine zweite Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erläutert.
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Schritt
1: Eine elektrisch isolierende Tinte (Tinte G-5204, die von Shoei
Chemical hergestellt wird), die Borsilikat-Bleiglas als eine Hauptkomponente
enthält,
wird im Siebdruckverfahren auf ein Transferpapierblatt, bzw. Übertragungspapierblatt 19 (SPCII-UB,
hergestellt von Marushige Paper Industry, Co., Ltd., Japan) aufgedruckt,
indem ein Maschensieb aus rostfreiem Stahl mit einer Maschengröße bzw.
Maschenweite von 250 verwendet wird, woran sich ein Trocknungsvorgang
für ungefähr eine bis
zwei Stunden in einer heiße
Luft enthaltenden Konstanttemperaturkammer bei 30°C anschließt, um hierdurch
das organische Lösungsmittel
zu beseitigen bzw. freizusetzen. Hierdurch wird ein isolierender
Film 18 erzeugt.
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Schritt
2: Bei dem nächsten
Schritt wird ein Elektrodenmuster, das Hauptelektroden 3 und 4, Spannungsanschluß-Leitungselektroden 5 und 6 und Unterelektroden 7 und 8 enthält, im Siebdruckverfahren
auf dem isolierenden Film 18 aufgedruckt, wobei eine Siebmaske
wie etwa ein aus rostfreiem Stahl bestehendes Maschensieb mit einer
Maschengröße von 200
benutzt wird. Die bei diesem Schritt verwendete Drucktinte ist die
Tinte N-4192, die von Shoei Chemical hergestellt wird, wobei die
Dicke des hergestellten Films bei 5 bis 30 μm (nach dem Brennen) liegt.
Das in dieser Weise aufgedruckte Elektrodenmuster wird dann bei
30°C für ungefähr eine
bis zwei Stunden in einer heiße
Luft enthaltenden Konstanttemperaturkammer getrocknet, um hierdurch
das organische Lösungsmittel
auszutreiben.
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Schritt
3: Nachfolgend wird ein Schutzfilm 21 aufgedruckt, der
zum Schützen
der in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildeten, laminierten
Filme während
des nachfolgenden Transfervorgangs dient. Genauer gesagt wird eine
Drucktinte DIANAL MR-2991, hergestellt von Mitsubishi Rayon Corp.,
im Siebdruckverfahren unter Verwendung einer Siebmaske wie etwa
einem aus rostfreiem Stahl bestehenden Maschen- bzw. Rastersieb
mit einer Maschengröße von 100
aufgedruckt, um hierdurch die gesamte Oberfläche des isolierenden Films 18 zu überdecken.
Anschließend
läßt man den
Schutzfilm 21 in natürlicher
Weise für
ungefähr
eine bis fünf Stunden
trocknen.
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Die
resultierende, gedruckte, laminierte, auf dem Transferpapierblatt 19 befindliche
Filmanordnung 22, die den isolierenden Film 18,
die Elektroden 3 bis 8 und den Schutzfilm 21 enthält, wird
nachfolgend auf einen Spiegel 16 übertragen, was im folgenden
Text erläutert
wird.
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Schritt
4: Der erste Arbeitsschritt bei der Übertragung besteht darin, das
Transferpapierblatt 19 mit der laminierten, auf ihm aufgedruckten
Filmanordnung 22 sanft in ein bereits vorab vorbereitetes Wasserbad
einzutauchen, um hierdurch das wasserlösliche Klebemittel, das an
dem Transferpapierblatt 19 angebracht ist, aufzulösen und
somit die laminierte Filmanordnung 22 von dem Transferpapierblatt
zu trennen. Hieran schließt
sich rasch das Aufbringen der laminierten Filmanordnung auf der
Rückseite
des Spiegels 16 an Ort und Stelle an. Während dieser Aufbringung der
laminierten Filmanordnung wird ein aus einem Urethangummi hergestellter
Spatel benutzt, um hiermit irgendwelche Blasen und Wassertropfen
zwischen dem Spiegel 16 und der laminierten Filmanordnung 22 herauszudrücken, wodurch
die Haftung der Filmanordnung an dem Spiegel verbessert wird.
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Der
Spiegel 16, auf den nun die laminierte Filmanordnung 22 übertragen
worden ist, wird zur Beseitigung von überschüssiger Feuchtigkeit getrocknet,
bevor er zehn Minuten lang bei 500°C in einem Kalzinierofen gehalten
wird, um hierdurch die organischen Bestandteile auszubrennen bzw.
zu beseitigen, die in dem Schutzfilm 21 für den Übertragungsvorgang
und den gedruckten Filmen enthalten sind, wobei gleichzeitig das
Brennen des isolierenden Films 18 und des Elektrodenmusters 3 bis 8 durch Schmelzen
bzw. Verschmelzen der Glasbestandteile bewirkt wird.
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Schritt
5: Zur Ausbildung des positiven Temperaturkoeffizienten aufweisenden
Widerstandsfilms 9 wird ein PTC-Widerstandsmaterial mittels
Druck auf einem weiteren Transferpapierblatt bzw. Übertragungspapierblatt 24 unter
Verwendung eines Gittersiebs aus rostfreiem Stahl mit einer Maschengröße von 100
aufgedruckt, um hierdurch einen Widerstandsfilm 9 mit einer
Dicke von 15 bis 70 μm
(nach dem Brennen) zu bilden, wonach das PTC-Widerstandsmaterial
dann in einer mit heißer
Luft betriebenen Konstanttemperaturkammer bei 30°C getrocknet wird.
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Schritt
6: Zum Schutz der in dieser Weise gebildeten, laminierten Filme
während
des nachfolgenden, zweiten Übertragungsvorgangs
wird dann eine als Schutzfilm 25 dienende Drucktinte DIANAL YR-4007,
die von Mitsubishi Rayon Corp. hergestellt wird, mittels Druck unter
Verwendung einer Siebmaske, zum Beispiel eines aus rostfreien Stahl
bestehenden Maschensiebs mit einer Maschengröße von 100, aufgedruckt, um
hierdurch die gesamte Oberfläche des
Widerstandsfilms 9 zu bedecken, wonach man den Schutzfilm 25 in
natürlicher
Weise ungefähr
eine bis fünf
Stunden lang trocknen läßt.
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Schritt
7: Nachfolgend wird die gedruckte, laminierte Filmanordnung 27,
die sich auf dem Transferpapierblatt 24 befindet und den
Widerstandsfilm 9 sowie den Schutzfilm 25 enthält, auf
den Spiegel 16 übertragen.
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Genauer
gesagt, wird das Übertragungspapierblatt 24,
auf dem die laminierte Filmanordnung 27 aufgedruckt ist,
sanft in ein bereits vorab vorbereitetes Wasserbad eingetaucht,
um hierdurch das wasserlösliche
Klebemittel, das auf das Transferpapierblatt 24 aufgebracht
ist, aufzulösen
und hierdurch die laminierte Filmanordnung 27 von dem Transferpapierblatt
zu trennen. Hieran schließt
sich das rasche Aufbringen der laminierten Filmanordnung auf die Rückseite
des Spiegels 16 an Ort und Stelle an. Während des Aufbringungsvorgangs
wird ein aus einem Urethangummi hergestellter Spatel dazu benutzt,
irgendwelche zwischen dem Spiegel 16 und der laminierten
Filmanordnung 27 vorhandenen Blasen und Wassertropfen herauszudrücken, um
hierdurch die Haftung der Filmanordnung an dem Spiegel zu verbessern.
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Nachdem
man der Spiegelanordnung ermöglicht
hat, bei einer Raumtemperatur 24 Stunden lang oder länger zu
verbleiben, wird der für
den Übertragungsvorgang
vorgesehene Schutzfilm 25 sanft von einem Ende beginnend
abgezogen, bevor der Widerstandsfilm 9 gebacken bzw. gebrannt
wird. Das Brennen wird dadurch bewerkstelligt, daß die Spiegelanordnung
zwei bis zwanzig Minuten lang bei 120°C bis 200°C in einem elektrischen Ofen
des Tunneltyps gehalten wird.
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Schritt
8: Im Hinblick auf den Schutz und die isolierenden Eigenschaften
des Widerstandsfilms 9 und des Elektrodenfilms 3 bis 8 wird
ein elektrisch isolierender Film 20 derart ausgebildet,
daß er
den Film 20 bzw. 9 und die Elektroden 3, 4, 5 und 6 mit Ausnahme
der Anschlußstellen 5a und 6a bedeckt. Der
isolierende Film 20 kann auch durch ein Blatt aus PET mit
einem einseitig klebenden Klebeband ersetzt werden, das auf den
Widerstandsfilm und den Elektrodenfilm aufgebracht wird.
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Schritt
9: Spannungsanschlußklemmen 11 und 12 werden
an die jeweiligen Anschlußstellen 5a und 6a mit
Hilfe eines harzgefüllten,
eutektischen Lötmittels
(zum Beispiel Silber S256, das von Senju Metal Co., Ltd. hergestellt
wird) angelötet,
um hierdurch eine einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweisende
Heizeinrichtung (PTC-Heizeinrichtung) fertigzustellen, die direkt
an einem Spiegel angebracht ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird der Widerstandsfilm 9 der
planaren Heizeinrichtung auf der Rückseite eines Spiegels unter
Zwischenlage eines Glasfilms (mit einer Dicke von 5 bis 60 μm) ausgebildet,
der sehr viel dünner
ist als das herkömmliche, doppelseitig
klebende Klebeband 15 (mit einer Dicke von 0,1 bis 0,2
mm). Wenn angenommen wird, daß der
Glasfilm und das Klebeband ungefähr
den gleichen Pegel bzw. den gleichen Koeffizienten für die thermische
Leitfähigkeit
aufweisen, ist es bei der vorliegenden Erfindung möglich, die
in dem Widerstandsfilm 9 erzeugte Wärme in kürzerer Zeit zu dem Spiegel 16 zu
leiten, wobei die Verkürzung
der Zeitspanne im Einklang mit der Verringerung der Dicke des Glasfilms
steht. Dies trägt
dazu bei, das bei dem Stand der Technik vorhandene Problem des geringen Wirkungsgrads
bei der Ausnutzung der Wärmeenergie
zu verringern oder zu beseitigen.
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Da
bei der vorliegenden Erfindung die planare Heizeinrichtung durch
Drucken auf der Rückseite eines
Spiegels ausgebildet wird, ist folglich die Notwendigkeit eines
Arbeitsschritts, bei dem die planare Heizeinrichtung an dem Spiegel
mit Hilfe eines doppelseitig klebenden Klebebands 15 angebracht
wird (wie dies beim Stand der Technik der Fall ist), beseitigt,
wodurch die Einfachheit und Leichtigkeit der Herstellung eines solchen
Spiegels, der eine eingebaute Planare Heizeinrichtung aufweist,
noch weiter verbessert ist.
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Weiterhin
führt der
in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung stehende Einsatz einer elektrisch
leitenden, Silber enthaltenden Tinte, die das Elektrodenmaterial
bildet und als Bindemittel Bosilikat-Bleiglas mit viel geringerem
Anteil als bislang enthält,
zu einer starken Verringerung des Widerstandswerts der Elektroden,
verglichen mit dem Stand der Technik. Hierdurch ist es möglich, die
Breite der Elektrodengruppe zu verringern und den zur Wärmeerzeugung
dienenden Oberflächenbereich
zu vergrößern, verglichen
mit dem Stand der Technik.
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Ferner
ergibt sich bei der vorliegenden Erfindung aufgrund der verringerten
Breite der Elektrodengruppe, die auf den verringerten Widerstandswert
zurückzuführen ist,
eine Verringerung der benutzten Menge von elektrisch leitender,
Silber enthaltenden Tinte, so daß die Kosten des Elektrodenmaterials
demzufolge verringert sind.