DE2350427C2 - 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 - Google Patents

Description

Es ist auch bekannt, daß die Intensität und Aus-

R ^ bildung der Beugungserscheinungen unmittelbar von

der Verlegeform der Drahte und von ihrer Regelerfüllen, und die, falls die Entfernung der Luft mäßigkeit abhängt. Je unregelmäßiger die Drähte veriwischen den zusammengelegten Schichten zur 30 legt werden, um so weniger stören die noch vorhan-Herstellung des Vorverbundes durch Evakuierung denen Beugungserscheinungen die Durchsicht. Aufder Schichtenanordnung innerhalb eines vakuum- bauend auf dieser Erkenntnis ist in der DT-OS dichten Gummi- oder Kunststoffsackes erfolgt, 2 013 112 bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung die Bedingung beschrieben, mit der Drähte mit großtr Unregel-

£. £) 35 mäßigkeit auf der thermoplastischen Folie abgelegt

werden.

^ Durch die Erfindung soil dasselbe Ziei, nämlich

eine möglichst unregelmäßige Anordnung der Drähte

erfüllen, wobei E den Elastizitätsmodul des Ma- in der Heizscheibe, auf einem anderen Weg erreicht lerials in kg/mm², D den Durchmesser des Drahtes 40 werden. Insbesondere liegt ihr die Aufgabe zugrunde, In mm, und R den Krümmungsradius des Drahtes eine unregelmäßige Anordnung der Drähte auch dann in mm an der Stelle der stärksten Verformung zu erreichen, wenn die Drähte mit Hilfe von Maschider Verlegeform bedeuten, und die Wärme-Über- nen aufgelegt werden, die nur eine regelmäßige Abdruck-Behandlung zum Verbinden der mit den lage gestatten.

Drähten versehenen Folie mit den Glas- oder 45 Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch Kunststoffscheiben bei einer Temperatur in Grad gelöst, daß zur Vermeidung von Beugungserschei-Ctlsius vorgenommen wird, bei der die Fließ- nungen des durch die Verbundscheiben durchfallen- «eschwindigkeit der Folie, gemessen als Längung den Lichtes die Metalldrähte eine wesentliche elasti-Je Zeiteinheit einer frei hängenden Folienprobe sehe Verformung erfahren und unter Speicherung der Größe 10 X 100 mm, wenigstens 0,25 cm/min 50 einer gewissen Rückstellkraft auf der thermoplastibei Anwendung Jes Walzverfahrens zur Herstel- sehen Folie fixiert werden, ein Drahtmaterial und lung des Vorverbundes, und wenigstens 0,30 cm/ eine Vcrlegeform gewählt werden, die, falls die Entmin bei Evakuierung der Schichtenanordnung zur fernung der Luft zwischen den zusammengelegten Herstellung des Vorverbundes beträgt. Schichten zur Herstellung des Vorverbundes nach

55 dem Walzverfahren erfolgt, die Bedingung

^>410

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Her- 60 erfüllen, und die, falls die Entfernung der Luft zwistellen elektrisch heizbarer Verbundscheiben, bei dem sehen den zusammengelegten Schichten zur Hersteldünne Metalldrähte in geringem gegenseitigem Ab- lung des Vorverbundes durch Evakuierung der stand in Zickzack- oder Wellenform auf der Ober- Schichtenanordnung innerhalb eines vakuumdichten fläche einer thermoplastischen Folie abgelegt, die mit Gummi- oder Kunststoffsackes erfolgt, die Bedingung den Metalldrähten versehene Folie zwischen zwei 65

Glas- oder Kunststoffscheiben angeordnet, zwischen _n

den einzelnen Schichten die Luft entfernt, und der _ _ ^ 470

so hergestellte Vorverbund unter Anwendung von R

erfüllen wob-i E den Elastizitätsmodul des Materials Es hat sich weiter gezeigt, daß das Verfahren, nach

•n ke/mm* D den Durchmesser des Drahtes in mm dem der Vorverbund hergestellt wird, für den fcrtolg

und R den Krümmungsradius des Drahtes in mm an des Verfahrens ebenfalls von Bedeutung ist. Uie

der Stelle der stärksten Verformung der Verlegeform Beziehung

bedeuten, und die Wärme-Überdruck-Behandlung 5 ED ^_41n

zum Verbinden der mit den Drähten versehenen _R ^^4ΐυ

Folie mit den Glas- oder KunststofTscheiben bei einer

Temüeratur in Grad Celsius vorgenommen wird, bei , ,

JedTeFIießgeschwindigkeit der Folie, gemessen als gilt für den Fall, daß der Vorverbund nach dem

T äneune je Zeiteinheit einer frei hängenden Folien- >° Walzverfahren hergestellt wird bei dem die Luft

probe der Größe 10 < 100 mm, wenigstens 0,25 cm/ zwischen den Schichten durch en. Gum^Wata^gar

£in bei Anwendung des Walzverfahrens zur Herstel- herausgepreßt wird. In manchen Fallen, beispiels-

U^n₂ des Vorverbundes, und wenigstens 0,30 cm/min weise bei stark gebogenen Scheiben, ist es,aber

^Evakuierung der Schichtenanordnung zur Her- zweckmäßig, den Vorverbund durc. Evaku er_B„ de

stellun« des Vorverbundes beträgt. 15 Schichtenanordnung in einem Gumm- oder Flast.k

Es hat sich überraschend gezeigt, daß be, Einhai- sack herzustellen. In diesen Falten ist es vorteilhaft,

tung der genannten Bedingungen auch in sehr gleich- dem Draht eine höhere *^ο™^ηά*™ξ{™"^™

Sßfeer Form abgelegte Drähte sich während des erteilen durch Beeinflussung einer der hierfür maß

efcentlichen Verbindeprozesses im Autoklav in völlig geblichen Faktoren. D.ese Beobachtang la8t «ch

uSlmäßiger Weise verschieben, so daß das gc- »o damit erklären, daß ein gewisser Rcstluftgehal zwi-

S 7 el auf diese Weise voll erreicht wird. Für sehen den Schichten den Fließ Vorgang der Fohen-

de Frfolg des Verfahrens sind also in erster Linie masse begünstigt, so daß sich die Drahte dann leich er

dne gc«is* Verformung des Drahtes im elastischen verschieben, als wenn die Fohe bei vo1·*'Evak»-

B reich und eine definierte maximale Viskosität der ierung fest an ^^ξ^^^^Ζ des

Folie bei der Druckbehandlung erforderlich, die eine *5 herausgestellt, daß im Falle einer Anwenaung aes

Bewegung der Drähte auf Grund der innewohnenden Vakuumverfahren der Wert Rückstellkräfte gestattet.

Für die für den Erfolg des Verfahrens erforder- L· ■ υ _{> 47Q}

liehe Mindesthöhe der Rückstellkräfte sind einerseits _R -" der Ε-Modul des Drahtmaterials, andererseits der 3°

Drahtdurchmesser /) und die Stelle des kleinsten , „i_ej_chen

^BD™ genaue Behandlunssttmpct.Iur, bei dir die nol- bmpiele des Verfahrens beschneben.

wendige Viskosität des thermoplastischen Materiah Beispiel I

^Sk" ,'ΐΤίΛΆΣ ATS Wfl! '° A,,! eine 0.76 mm dicke FoIi₀ a.sPolyviny.butyrai verwendeten Folie «erden Folieproben der Ciröße «ertahren angewenderwerfen O₁^vwird du.Sj-tah

^loc„;::^oTrei ^h»Ä^di™^pr^ !isä , %ά%^^£££&£}>-

iempefatu ή die FieBgeschwindigkeit. d.h. die sammengeprelil. °^^K\^„±_S^^ ^"

Bzt^'^^^~- ^:5ΞΪ^3Α die

ratur kann sich die Fließgeschwindigkeit mit der Zeit Beziehung

ändern. Entscheidend für den vorliegenden Fall sind 55 I-· D

aber die Fließeigenschaften der Folie kurz nach Lr- _R ^

reichen der Autoklavtemperatur. Infolgedessen wird

bei der Υ™™2Ζ\Γ£Γ^\t^L Der Elastizitätsmodul E für den Nickel-Stahl beträgt geschwindigkeit innerhalb der ersten ι υ ι tinmen kc/mm* der Durchmesser des Drahtes

von Interesse ist muß a so «^e R'^ung be_ Verformung diesen Wert aufweisen muß,

stimmt werden, in der die maximale Mici^escnwin _h ^^ ^ notwendige Formänderungs-

digkeit auftritt.

η

a ■ η-

energie aufnehmen soll, die für die unregelmäßige Rückstellung der Drähte erforderlich ist.

AJs Verlegeformiunktionen kommen Funktionen der Art 3· -- a · sin «.v in Frage, wobei α 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

gilt. Entsprechend dieser Beziehung ist die Bedingung R ^ 1,02 erfüllt, wenn α und /1 jeweils 1 sind. Das bedeutet, daß als Verlcgcform eine Sinusform mit einer Amplitude von 1 mm und eine Wellenlänge von 6,28 mm zu wählen ist.

Von der Polyvinylbutyralfolic wird zunächst die Richtung der maximalen Fließgeschwindigkeit bestimmt. Dann werden in Richtung der so ermittelten maximalen Fließgeschwindigkeit sechs Proben der Größe 1Ox 100mm herausgeschnitten und bei 115°C beginnend in Abständen von jeweils 5^P C die Fließgeschwindigkeit innerhalb der ersten Minute nach Erreichen der Temperatur gemessen. Folgende Werte werden ermittelt:

», (cm/min)

115
0,15

120
0,3

125
0,4

130
0,5

135
0,6

140
0,7

Aus diesen Meßwerten ergibt sich, daß der untere Grenzwert für die Temperatur bei der Wärmc-Überdruck-Bchandlung etwa bei T 120" C liegt. Diese Temperatur wird zweckmäßigerweisc 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-Bchandlung für die endgültige Verbindung wird also bei einer Temperatur von etwa 125^f C und einem Überdruck von 11 atü vorgenommen.

Die so hergestellte Heizscheibe zeigt nach der Wärmc-Oherdruck-Behandlung ein völlig unregelmäßiges Bild der einzelnen Drähte. Die Betrachtung einer punklförmigen Lichtquelle durch die Scheibe hindurch in einem dunklen Raum zeigt, daß, mit Ausnahme der im Auge selbst entstehenden Beugungseffekte, kaum Bcupungserscheinungen 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

ED .

R '

die Mindestkrümmung an der Stelle der maximalen Verformung innerhalb einer Sinuswelle zu

R < 0,46 mm.

Entsprechend der Beziehung

ο

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-Obcrdruck-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 punktförmigcn Lichtquelle durch die Scheibe hindurch in einem dunklen Raum zeigt, daß keine Bcugungsbilder in Vorzugsrichtung auftreten.

Beispiel 3

Es soll eine 0,76 mm dicke Polyvinylbutyralfolie, die dnr im Beispiel 1 verwendeten Folie entspricht, verwendet werden. Als Widerslandsdraht 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 ..

sind alle Lösungen für η und /1 geeignet, die die Bedingung R < 0.46 erfüllen. Als geeignete Sinusform erfüllt sein. Das Wolfram, aus dem der Draht besteht, hat einen Ε-Modul von E = 34 000 kg/mm². Da der Durchmesser des Drahtes mit 0,01 mm gegeben ist,

Co 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 6,28mm, d.h. die Wellenlänge einer Sinuswelle 4,2 mm betragen.

Die Polyvinylbutyralfolie verhält sich wie die im Beispiel I verwendete Folie. Da wegen des anzuwen-

denden Vakuumverfahrens bei der Herstellung des Vorverbundes eine Fließgeschwindigkeit von 0,30 cm/ min erforderlich ist, ergibt sich aus der im Beispiel 1 wiedergegebenen Tabelle, daß die endgültige Verklebung im Autoklav bei einer Temperatur von wenigstens 120⁰C vorgenommen werden muß, wobei sie zweckmäßigerweise etwa 5° C höher als in Beispiel 1

gewählt wird. Vorzugsweise erfolgt die endgültige Verklebung in diesem Fall also bei einer Temperatur von etwa 13O⁰C.

Die Prüfung der so hergestellten Heizscheibe durch Betrachtung einer punktförmigen Lichtquelle zeigt auch hier wieder, daß keine Beugungsbilder in Vorzugsrichtungen zu beobachten sind.

Claims (1)

1. 23 SO 427 I

   1 2

   Wärme und Überdruck zu einer Einheit verbunden

   Patentanspruch: wird.

   Verfahren dieser Art finden Anwendung für die

   Verfahren zum Herstellen elektrisch heizbarer Herstellung heizbarer Fensterscheiben, und insbeson-Verbundscheiben, bei dem dünne Metalldrähte in 5 dere heizbare Sichtscheiben für Fahrzeuge, wie Schiffe, geringem gegenseitigem Abstand in Zickzack- Lokomotiven, Kraftfahrzeuge usw. Die verwendeten oder Wellenform auf der Oberfläche einer thermo- Drähte sind sehr dünn (etwa zwischen 0,005 und plastischen Folie abgelegt und die mit den Metall- 0,1 mm im Durchmesser), so daß sie bei der Durchdrähten versehene Folie zwischen zwei Glas- oder sieht durch die Glasscheibe als solche nicht stören. Kunststoffscheiben angeordnet, zwischen den ein- i° Auch die an sich bekannten Beugungserscheinungen zelnen Schichten die Luft entfernt, und der so an derartigen Heizscheiben halten sich in Grenzen hergestellte Vorverbund unter Anwendung von und stören in der Mehrzahl der Anwendungsfälle Wärme und Überdruck zu einer Einheit verbun- solcher Heizscheiben nicht.

   den wird, dadurch gekennzeichnet, daß Unter extremen Bedingungen können die durch die

   zur Vermeidung von Beugungserscheinungen des »5 Anordnung der Drähte hervorgerufenen Beugungs·

   durch die Verbundscheiben durchfallenden Lichtes bilder jedoch störend wirken. Das ist beispielsweise

   die Metalldrähte eine wesentliche elastische Ver- der Fall, wenn eine solche Heizscheibe als Wind-

   fonnung erfahren und unter Speicherung einer schutzscheibe in einem Kraftfahrzeug verwendet wird,

   ;ewissen Rückstellkraft auf der thermoplastischen und nachts in der Dunkelheit das Licht von punkt-

   ⁷olie fixiert werden, ein Drahtmateriai und eine 20 förmigen Lichtquellen, wie von Scheinwerfern ent-

   Verlegeform gewählt werden, die, falls die Ent- gegenkommender Fahrzeuge usw. auf das Auge des

   fernung der Luft zwischen den zusammengelegten Fahrers fällt. Es entstehen dann um die Lichtquelle

   Schichten zur Herstellung des Vorverbundes nach herum in der Windschutzscheibe X-förmige Beugungs-

   dem Walzverfahren erfolgt, die Bedingung erscheinungen, die die klare Durchsicht durch die

   25 Windschutzscheibe stören.