DE2350427B1 - Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben,bei dem die Metalldraehte in unregelmaessiger Anordnung auf einer thermoplastischen Zwischenfolie fixiert,und dadurch Beugungserscheinungen des durchfallenden Lichtes vermieden werden - Google Patents

Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben,bei dem die Metalldraehte in unregelmaessiger Anordnung auf einer thermoplastischen Zwischenfolie fixiert,und dadurch Beugungserscheinungen des durchfallenden Lichtes vermieden werden

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DE2350427B1 DE19732350427 DE2350427A DE2350427B1 DE 2350427 B1 DE2350427 B1 DE 2350427B1 DE 19732350427 DE19732350427 DE 19732350427 DE 2350427 A DE2350427 A DE 2350427A DE 2350427 B1 DE2350427 B1 DE 2350427B1
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Description

erfüllen, und die, falls die Entfernung der Luft zwischen den zusammengelegten Schichten zur Herstellung des Vorverbundes durch Evakuierung der Schichtenanordnung innerhalb eines vakuumdichten Gummi- oder Kunststoffsackes erfolgt, die Bedingung
E-D R
>470
35
erfüllen, wobei E den Elastizitätsmodul des Materials in kg/mm2, D den Durchmesser des Drahtes in mm, und R den Krümmungsradius des Drahtes in mm an der Stelle der stärksten Verformung der Verlegeform bedeuten, und die Wärme-Überdruck-Behandlung zum Verbinden der mit den Drähten versehenen Folie mit den Glas- oder Kunststoffseheiben bei einer Temperatur in Grad Celsius vorgenommen wird, bei der die Fließgeschwindigkeit der Folie, gemessen als Längung je Zeiteinheit einer frei hängenden Folienprobe der Größe 10 X 100 mm, wenigstens 0,25 cm/min bei Anwendung des Walzverfahrens zur Herstellung des Vorverbundes, und wenigstens 0,30 cm/ min bei Evakuierung der Schichtenanordnung zur Herstellung des Vorverbundes beträgt.
55 Wärme und Überdruck zu einer Einheit verbunden wird.
Verfahren dieser Art finden Anwendung für die Herstellung heizbarer Fensterscheiben, und insbesondere heizbare Sichtscheiben für Fahrzeuge, wie Schiffe, Lokomotiven, Kraftfahrzeuge usw. Die verwendeten Drähte sind sehr dünn (etwa zwischen 0,005 und 0,1 mm im Durchmesser), so daß sie bei der Durchsicht durch die Glasscheibe als solche nicht stören. Auch die an sich bekannten Beugungserscheinungen an derartigen Heizscheiben halten sich in Grenzen und stören in der Mehrzahl der Anwendungsfälle solcher Heizscheiben nicht.
Unter extremen Bedingungen können die durch die Anordnung der Drähte hervorgerufenen Beugungsbilder jedoch störend wirken. Das ist beispielsweise der Fall, wenn eine solche Heizscheibe als Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug verwendet wird, und nachts in der Dunkelheit das Licht von punktförmigen Lichtquellen, wie von Scheinwerfern entgegenkommender Fahrzeuge usw. auf das Auge des Fahrers fällt. Es entstehen dann um die Lichtquelle herum in der Windschutzscheibe X-förmige Beugungserscheinungen, die die klare Durchsicht durch die Windschutzscheibe stören.
Es ist auch bekannt, daß die Intensität und Ausbildung der Beugungserscheinungen unmittelbar von der Verlegeform der Drähte und von ihrer Regelmäßigkeit abhängt. Je unregelmäßiger die Drähte verlegt werden, um so weniger stören die noch vorhandenen Beugungserscheinungen die Durchsicht. Aufbauend auf dieser Erkenntnis ist in der DT-OS 2 013112 bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, mit der Drähte mit großer Unregelmäßigkeit auf der thermoplastischen Folie abgelegt werden.
Durch die Erfindung soll dasselbe Ziel, nämlich eine möglichst unregelmäßige Anordnung der Drähte in der Heizscheibe, auf einem anderen Weg erreicht werden. Insbesondere liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine unregelmäßige Anordnung der Drähte auch dann zu erreichen, wenn die Drähte mit Hilfe von Maschinen aufgelegt werden, die nur eine regelmäßige Ablage gestatten.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Vermeidung von Beugungserscheinungen des durch die Verbundscheiben durchfallenden Lichtes die Metalldrähte eine wesentliche elastische Verformung erfahren und unter Speicherung einer gewissen Rückstellkraft auf der thermoplastischen Folie fixiert werden, ein Drahtmaterial und eine Verlegeform gewählt werden, die, falls die Entfernung der Luft zwischen den zusammengelegten Schichten zur Herstellung des Vorverbundes nach dem Walzverfahren erfolgt, die Bedingung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben, bei dem dünne Metalldrähte in geringem gegenseitigem Abstand in Zickzack- oder Wellenform auf der Oberfläche einer thermoplastischen Folie abgelegt, die mit den Metalldrähten versehene Folie zwischen zwei Glas- oder Kunststoffscheiben angeordnet, zwischen den einzelnen Schichten die Luft entfernt, und der so hergestellte Vorverbund unter Anwendung von erfüllen, und die, falls die Entfernung der Luft zwischen den zusammengelegten Schichten zur Herstellung des Vorverbundes durch Evakuierung der Schichtenanordnung innerhalb eines vakuumdichten Gummi- oder Kunststoffsackes erfolgt, die Bedingung
E-D ..
R *
3 4
erfüllen, wobei E den Elastizitätsmodul des Materials Es hat sich weiter gezeigt, daß das Verfahren, nach
in kg/mm2, D den Durchmesser des Drahtes in mm dem der Vorverbund hergestellt wird, für den Erfolg
und R den Krümmungsradius des Drahtes in mm an des Verfahrens ebenfalls von Bedeutung ist. Die
der Stelle der stärksten Verformung der Verlegeform Beziehung
bedeuten, und die Wärme-Überdruck-Behandlung S E-D
zum Verbinden der mit den Drähten versehenen ^ 410
Folie mit den Glas- oder Kunststoffscheiben bei einer ^
Temperatur in Grad Celsius vorgenommen wird, bei
der die Fließgeschwindigkeit der Folie, gemessen als gilt für den Fall, daß der Vorverbund nach dem
Längung je Zeiteinheit einer frei hängenden Folien- i° Walzverfahren hergestellt wird, bei dem die Luft
probe der Größe 10 X 100 mm, wenigstens 0,25 cm/ zwischen den Schichten durch ein Gummiwalzenpaar
min bei Anwendung des Walzverfahrens zur Herstel- herausgepreßt wird. In manchen Fällen, beispiels-
lung des Vorverbundes, und wenigstens 0,30 cm/min weise bei stark gebogenen Scheiben, ist es aber
bei Evakuierung der Schichtenanordnung zur Her- zweckmäßig, den Vorverbund durch Evakuieren der
stellung des Vorverbundes beträgt. 15 Schichtenanordnung in einem Gummi- oder Plastik-
Es hat sich überraschend gezeigt, daß bei Einhai- sack herzustellen. In diesen Fällen ist es vorteilhaft, tung der genannten Bedingungen auch in sehr gleich- dem Draht eine höhere Formänderungsenergie zu mäßiger Form abgelegte Drähte sich während des erteilen durch Beeinflussung einer der hierfür maßeigentlichen Verbindeprozesses im Autoklav in völlig geblichen Faktoren. Diese Beobachtung läßt sich unregelmäßiger Weise verschieben, so daß das ge- 20 damit erklären, daß ein gewisser Restluftgehalt zwisetzte Ziel auf diese Weise voll erreicht wird. Für sehen den Schichten den Fließvorgang der Folienden Erfolg des Verfahrens sind also in erster Linie masse begünstigt, so daß sich die Drähte dann leichter eine gewisse Verformung des Drahtes im elastischen verschieben, als wenn die Folie bei völliger Evaku-Bereich und eine definierte maximale Viskosität der ierung fest an der Glasoberfläche haftet. Es hat sich Folie bei der Druckbehandlung erforderlich, die eine 25 herausgestellt, daß im Falle einer Anwendung des Bewegung der Drähte auf Grund der innewohnenden Vakuumverfahrens der Wert
Rückstellkräfte gestattet.
Für die für den Erfolg des Verfahrens erforder- E · D
liehe Mindesthöhe der Rückstellkräfte sind einerseits —~— ^ 470
der Zs-Modul des Drahtmaterials, andererseits der 3°
Drahtdurchmesser D und die Stelle des kleinsten
Krümmungsradius innerhalb einer Verlegeperiode, betragen soll. Außerdem soll aus dem gleichen beispielsweise innerhalb einer Sinuswelle, nach der Grund die Wärme-Überdruck-Behandlung bei einer oben angegebenen Formel maßgebend. Unterhalb des Temperatur vorgenommen werden, bei der die maxiangegebenen Grenzwertes reicht die in dem Draht 35 male Fließgeschwindigkeit der Folie wenigstens gespeicherte Formänderungsenergie nicht aus, um den 0,3 cm/min beträgt,
gewünschten Zweck zu erreichen. Im folgenden werden verschiedene Ausführungs-
Die genaue Behandlungstemperatur, bei der die not- beispiele des Verfahrens beschrieben,
wendige Viskosität des thermoplastischen Materials R . .
sich einstellt, kann nicht von vornherein festgelegt 40 Beispiel 1
werden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die Pro- Auf eine 0,76 mm dicke Folie aus Polyvinylbutyral dukte verschiedener Herkunft selbst dann, wenn sie sollen Heizdrähte in sinusförmiger Anordnung verdie gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, legt werden. Die Heizdrähte sollen aus einem Nickelin ihrem Fließverhalten Unterschiede zeigen, so daß Stahl bestehen. Der gegenseitige Abstand der einzeldie Temperatur während der Überdruckbehandlung 45 nen Drähte soll 1,5 mm betragen, der Draht hat im Einzelfall bestimmt werden muß. einen Durchmesser von 0,019 mm.
Zur Bestimmung des Fließverhaltens der jeweils Zur Herstellung des Vorverbundes soll das Walzverwendeten Folie werden Folieproben der Größe verfahren angewendet werden. Dabei wird die Schicht-10 X 100 mm hergestellt, die Proben in der Längs- anordnung auf eine Temperatur von etwa 95° C errichtung frei aufgehängt, und bei verschiedenen 50 wärmt und mit Hilfe eines Gummiwalzen-Paares zuTemperaturen die Fließgeschwindigkeit, d. h. die sammengepreßt. Dadurch wird die zwischen den Längung der Probe durch ihr Eigengewicht, gemessen Schichten eingeschlossene Luft herausgedrückt,
in cm/min, bestimmt. Bei gleichbleibender Tempe- Bei der Anwendung des Walzverfahrens gilt die ratur kann sich die Fließgeschwindigkeit mit der Zeit Beziehung
ändern. Entscheidend für den vorliegenden Fall sind 55 E-D
aber die Fließeigenschaften der Folie kurz nach Er- ^ 410.
reichen der Autoklavtemperatur. Infolgedessen wird ^
bei der Bestimmung des Fließverhaltens die Fließgeschwindigkeit innerhalb der ersten 10 Minuten Der Elastizitätsmodul £ für den Nickel-Stahl beträgt nach Erreichen der Temperatur gemessen. 60 E = 22 000 kg/mm2, der Durchmesser des Drahtes
Wichtig ist ferner, daß infolge der Anisotropie in 0,019 mm. Aus der obigen Beziehung läßt sich be-
der thermoplastischen Folie in unterschiedlicher Rieh- rechnen, daß der Krümmungsradius R an der Stelle
tung innerhalb der Folie auch unterschiedliche Fließ- der stärksten Verformung der Verlegeform gleich
geschwindigkeiten auftreten. Da im vorliegenden Fall oder kleiner als 1,02 mm betragen muß. Das heißt,
nur die maximal auftretende Fließgeschwindigkeit 65 daß als Verlegefonn eine Sinusfunktion gewählt wer-
von Interesse ist, muß also zuerst die Richtung be- den muß, deren Krümmungsradius an der Stelle der
stimmt werden, in der die maximale Fließgeschwin- größten Verformung diesen Wert aufweisen muß,
digkeit auftritt. wenn der Draht die notwendige Formänderungs-
energie aufnehmen soll, die für die unregelmäßige Rückstellung der Drähte erforderlich ist.
Als Verlegeformfunktionen kommen Funktionen der Art y—a· sin nx in Frage, wobei a die Amplitude in mm und η die Anzahl der Schwingungen pro Periode (2 τ), d. h. pro 6,28 mm, bedeuten. Die theoretische Ableitung der Formel für den Krümmungsradius R aus der Verlegeform an der Stelle der maximalen Krümmung ergibt, daß für die Sinusfunktion die Beziehung
a-n2
gilt. Entsprechend dieser Beziehung ist die Bedingung R ^. 1,02 erfüllt, wenn α und η jeweils 1 sind. Das bedeutet, daß als Verlegeform eine Sinusform mit einer Amplitude von 1 mm und eine Wellenlänge von 6,28 mm zu wählen ist.
Von der Polyvinylbutyralfolie wird zunächst die Richtung der maximalen Fließgeschwindigkeit bestimmt. Dann werden in Richtung der so ermittelten maximalen Fließgeschwindigkeit sechs Proben der Größe 10 X100 mm herausgeschnitten und bei 115° C beginnend in Abständen von jeweils 50C die Fließgeschwindigkeit innerhalb der ersten Minute nach Erreichen der Temperatur gemessen. Folgende Werte werden ermittelt:
°c 115 120 125 130 135 140
Vmax (cm/min) .. 0,15 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Aus diesen Meßwerten ergibt sich, daß der untere Grenzwert für die Temperatur bei der Wärme-Überdruck-Behandlung etwa bei T= 1200C liegt. Diese Temperatur wird zweckmäßigerweise etwas erhöht, beispielsweise auf 125° C. Wird sie stärker überschritten, dann gerät das Folienmaterial zu stark ins Fließen, wodurch die mechanische Beanspruchung der Drähte unzulässige Werte annehmen kann. Die Wärme-Überdruck-Behandlung für die endgültige Verbindung wird also bei einer Temperatur von etwa 125° C und einem Überdruck von 11 atü vorgenommen.
Die so hergestellte Heizscheibe zeigt nach der Wärme-Uberdruck-Behandlung ein völlig unregelmäßiges Bild der einzelnen Drähte. Die Betrachtung einer punktförmigen Lichtquelle durch die Scheibe hindurch in einem dunklen Raum zeigt, daß, mit Ausnahme der im Auge selbst entstehenden Beugungseffekte, kaum Beugungserscheinungen zu sehen sind.
Beispiel 2
Als thermoplastische Folie, auf der die Heizdrähte aufgelegt werden, soll eine 0,76 mm dicke Folie aus Polyvinylbutyral eines anderen Herstellers verwendet werden. Als Widerstandsdraht soll ein 0,018 mm dicker Kupferdraht verwendet werden. Die Drähte sollen in Sinusform verlegt werden. Die Herstellung des Vorverbundes soll bei einer Temperatur von 95° C mit Hilfe eines Gummiwalzen-Paares erfolgen.
Der Elastizitätsmodul E des verwendeten Kupferdrahtes hat einen Wert von E= 10 500 kg/mm. Hieraus errechnet sich nach der gegebenen Beziehung
E-D R
die Mindestkrümmung an der Stelle der maximalen Verformung innerhalb einer Sinuswelle zu
7? < 0,46 mm.
Entsprechend der Beziehung
R =
a-n-
wird im vorliegenden Fall eine Sinuswelle mit einer Amplitude von a = 2 mm und einer Schwingungsanzahl von 1,1 pro 6,28 mm, d. h. einer Wellenlänge von 5,7 mm, gewählt.
Die Messung der Fließgeschwindigkeit der verwendeten Folie, entsprechend dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren, führt zu dem Ergebnis, daß bei der Wärme-Überdruck-Behandlung eine Temperatur von 150° C anzuwenden ist. Bei dieser Temperatur und einem Überdruck von 11 atü wird die Heizscheibe endgültig verbunden.
Die Prüfung der so hergestellten Heizscheibe durch Betrachtung einer punktförmigen Lichtquelle durch die Scheibe hindurch in einem dunklen Raum zeigt, daß keine Beugungsbilder in Vorzugsrichtung auftreten.
Beispiel 3
Es soll eine 0,76 mm dicke Polyvinylbutyralfolie, die der im Beispiel 1 verwendeten Folie entspricht, verwendet werden. Als Widerstandsdraht soll ein Draht aus gezogenem Wolfram mit einem Durchmesser von 0,01 mm auf dieser Folie verlegt werden. Die Herstellung des Vorverbundes soll durch Evakuieren der Schichtanordnung in einem Plastiksack erfolgen, und zwar nach dem in der DT-AS 2 024 781 beschriebenen Verfahren.
Wegen der Anwendung des Vakuumverfahrens für die Herstellung des Vorverbundes muß die Bedingung
ED R
>470
55
sind alle Lösungen für α und η geeignet, die die Bedingung R ^ 0,46 erfüllen. Als geeignete Sinusform erfüllt sein. Das Wolfram, aus dem der Draht besteht, hat einen £-Modul von E = 34 000 kg/mm2. Da der Durchmesser des Drahtes mit 0,01 mm gegeben ist, errechnet sich daraus für den erforderlichen Krümmungsradius ein Wert von R < 0,723 mm. Die Rechnung ergibt, daß, falls der Draht in Sinusform verlegt wird, der erforderliche Krümmungsradius gegeben ist, wenn die Amplitude a = 1 mm, und die Anzahl der Schwingungen η = 1,5 pro 6,28 mm, d. h. die Wellenlänge einer Sinuswelle 4,2 mm betragen.
Die Polyvinylbutyralfolie verhält sich wie die im Beispiel 1 verwendete Folie. Da wegen des anzuwen-
7 8
denden Vakuumverfahrens bei der Herstellung des gewählt wird. Vorzugsweise erfolgt die endgültige
Vorverbundes eine Fließgeschwindigkeit von 0,30 cm/ Verklebung in diesem Fall also bei einer Temperatur
min erforderlich ist, ergibt sich aus der im Beispiel 1 von etwa 130° C.
wiedergegebenen Tabelle, daß die endgültige Ver- Die Prüfung der so hergestellten Heizscheibe durch
klebung im Autoklav bei einer Temperatur von wenig- 5 Betrachtung einer punktförmigen Lichtquelle zeigt
stens 1200C vorgenommen werden muß, wobei sie auch hier wieder, daß keine Beugungsbilder in Vor-
zweckmäßigerweise etwa 5° C höher als in Beispiel 1 Zugsrichtungen zu beobachten sind.

Claims (1)

  1. Patentanspruch:
    Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben, bei dem dünne Metalldrähte in geringem gegenseitigem Abstand in Zickzackoder Wellenform auf der Oberfläche einer thermoplastischen Folie abgelegt und die mit den Metalldrähten versehene Folie zwischen zwei Glas- oder Kunststoffscheiben angeordnet, zwischen den einzelnen Schichten die Luft entfernt, und der so hergestellte Vorverbund unter Anwendung von Wärme und Überdruck zu einer Einheit verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Beugungserscheinungen des *5 durch die Verbundscheiben durchfallendenLichtes die Metalldrähte eine wesentliche elastische Verformung erfahren und unter Speicherung einer gewissen Rückstellkraft auf der thermoplastischen Folie fixiert werden, ein Drahtmaterial und eine Verlegeform gewählt werden, die, falls die Entfernung der Luft zwischen den zusammengelegten Schichten zur Herstellung des Vorverbundes nach dem Walzverfahren erfolgt, die Bedingung
    25
DE19732350427 1973-10-08 1973-10-08 Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben, bei dem die Metalldrähte in unregelmäßiger Anordnung auf einet thermoplastischen Zwischenfolie fixiert, und dadurch Beugungserscheinungen des durchfallenden Lichtes vermieden werden Expired DE2350427C2 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0560677A1 (de) * 1992-03-11 1993-09-15 Saint-Gobain Vitrage International Heizbare Verbundglasscheibe, ausgerüstet mit in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettete Widerstandsdrähte
EP1935634A1 (de) * 2006-12-20 2008-06-25 Scheuten S.à.r.l. Verfahren zur Herstellung eines zufallsbedingten gemusterten elektrisch leitfähigen Elements

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WO2008074447A2 (en) * 2006-12-20 2008-06-26 Scheuten S.À.R.L. Method for the production of a randomly patterned electrically conductive element
WO2008074447A3 (en) * 2006-12-20 2008-09-18 Scheuten S A R L Method for the production of a randomly patterned electrically conductive element

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DE2350427C2 (de) 1975-08-07

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