DE3924276C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare und Wärmestrahlung reflektierende Autoglasscheibe.

Die bekannten Autoglasscheiben, die diese beiden Funktionen erfüllen, das heißt die sowohl ein erhöhtes Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung aufweisen als auch gleichzeitig elektrisch beheizbar sind, um die Glasscheibe im Bedarfsfall auf ihrer Innenseite von einem Feuchtigkeitsbelag und/oder auf ihrer Außenseite von Schnee und/oder Eis zu befreien, sind mit einer aus mehreren Schichten bestehenden elektrisch leitenden Oberflächenbeschichtung versehen, wobei eine der Schichten aus einem Metall wie Silber besteht. Diese Oberflächenbeschichtung dient einerseits als Heizwiderstand und andererseits gleichzeitig als Reflexionsschicht sowohl für die von außen einfallenden Sonnenstrahlen als auch für die von innen auftreffende langwellige Wärmestrahlung.

Aus der DE-AS 25 33 364 ist eine Glasscheibe dieser Art mit einer lichtdurchlässigen Mehrfachschicht bekannt, bei der die elektrisch leitende Schicht aus Gold oder Silber besteht und wenigstens eine der anderen Schichten, insbesondere die Deckschicht, aus Wolframtrioxid oder aus Molybdäntrioxid besteht. Der Flächenwiderstand der Mehrfachschicht, die zwangsläufig eine hohe Transmission im Bereich des sichtbaren Lichtes aufweisen muß, ist wegen der außerordentlich dünnen Ausbildung der Mehrfachschicht so groß, daß diese Heizscheiben nicht mit der Bordspannung von 12 Volt betrieben werden können. Sie benötigen vielmehr eine wesentlich höhere Spannung, für deren Erzeugung zusätzliche Einrichtungen im Fahrzeug erforderlich sind.

Aus der DE-OS 22 40 409 ist es bekannt, wärmestrahlenreflektierende Glasscheiben durch Beschichtung der Glasscheiben mit den Boriden, Karbiden, Nitriden, Karbonitriden und Suboxiden der Metalle Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram her­ zustellen. Die Dicke dieser Schichten soll 200 bis 1000 Angström betragen, und ihr elektrischer Flächenwiderstand bis zu 200 Ohm. Wegen ihres hohen elektrischen Widerstandes lassen sich derartige beschichtete Glasscheiben nicht als heizbare Glasscheiben in Kraftfahrzeugen einsetzen.

Auch in der DE-OS 21 38 034 sind wärmestrahlenreflektierende Glasscheiben beschrieben, bei denen die wärmestrahlenreflektierende Oberflächenschicht aus einem Nitrid, Carbid oder Silizid mindestens eines Elementes aus den Gruppen IV, V und VI des Periodensystems besteht. Diese Schichten dienen ausschließlich als Wärmeschutzschichten und eignen sich wiederum wegen ihres hohen elektrischen Widerstandes nicht als Heizschichten.

Mehrfachschichtsysteme für Wärmeschutzzwecke sind auch in der DE-OS 30 27 256 beschrieben. Bei diesen bekannten Schichtsystemen ist zwischen dielektrischen Schichten eine Metallschicht aus Silber, Gold, Aluminium oder Kupfer eingeschlossen, und die dielektrische Deckschicht kann auch aus Titannitrid, Titandioxid oder Titanoxidnitrid bestehen. Für Heizzwecke in Kraftfahrzeugen ist dieses Schichtsystem wegen des hohen elektrischen Widerstandes ebenfalls nicht geeignet.

Ein ähnlicher Schichtaufbau ist auch aus der DE-PS 33 39 334 bekannt. Auch in diesem Fall dient als schützende Deckschicht für die wärme­ strahlenreflektierende Metallschicht eine Schicht beispielsweise aus Titannitrid. Dieser Schichtaufbau weist ebenfalls die genannten Nachteile eines hohen elektrischen Widerstandes auf, der ihre Anwendung bei Kraftfahrzeugen problematisch macht.

Elektrisch heizbare Glasscheiben mit einem niedrigen elektrischen Wider­ stand, die für den Betrieb mit der üblichen Bordspannung geeignet sind, sind beispielsweise aus der CH-PS 4 95 296 bekannt. Derartige Heizscheiben sind auf der dem Fahrgastraum zugewandten Oberfläche mit schmalen Heizleitern versehen, die aus einer elektrisch leitenden Ein­ brennpaste aufgedruckt und eingebrannt werden. Solche Heizscheiben können aber nicht die Funktion von Sonnenschutzgläsern wahrnehmen, wie sie von Glasscheiben mit durchgehenden Oberflächenschichten erfüllt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Autoglasscheibe zu schaffen, die einerseits auf ihrer gesamten Fläche reflektierende Eigen­ schaften für Sonnen- und langwellige Wärmestrahlung aufweist und die gleichzeitig als Heizscheibe dient, die mit der im Kraftfahrzeug üblichen Bordspannung betrieben werden kann.

Die erfindungsgemäße Autoglasscheibe zeichnet sich dadurch aus, daß auf der dem Fahrgastraum zugewandten Oberfläche der Glasscheibe mit Hilfe des Siebdruckverfahrens aufgebrachte und bei der Glasbiegetemperatur eingebrannte 0,4 bis 0,6 mm breite und 15 bis 30 Mikrometer dicke Heizleiter aus einer metallisches Silber enthaltenden Einbrennpaste angeordnet sind, und daß auf der die eingebrannten Heizleiter tragenden Seite der Glasscheibe eine die Glasoberfläche und die Heizleiter bedeckende, nach einem Vakuum-Beschichtungsverfahren aufgebrachte teilreflektierende Schicht aus einer abrieb- und korrosionsfesten Me­ tallverbindung aus der Gruppe der Karbide, Nitride oder Karbonitride der Metalle Aluminium, Zirkonium und Chrom mit einer Schichtdicke von 20 bis 100 Nanometern und einem elektrischen Flächenwiderstand von 50 bis 600 Ohm pro Quadrateinheit angeordnet ist.

Erfindungsgemäß sind die Funktionen der elektrischen Beheizung der Glasscheibe und der Wärmestrahlenreflexion getrennt und werden von zwei völlig verschiedenen Schichten wahrgenommen, die jeweils für ihre Funktion bekannt sind und sich bewährt haben. Überraschenderweise hat es sich gezeigt, daß die Beschichtung der Glasoberfläche und der Heizleiter mit der ebenfalls eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufweisenden Metallverbindung nicht nur die Heizfunktion der Heizleiter nicht stört, sondern daß sie sogar für eine gleichmäßigere Verteilung der Heizleistung sorgt und eine ausgezeichnete Haftung auch auf den Heizleitern und im Übergangsbereich zwischen den Heizleitern und der Glasoberfläche aufweist, und daß die Gleichmäßigkeit der teilreflektierenden Oberflächenschicht durch die Heizleiter nicht beeinträchtigt wird. Es lassen sich auf diese Weise Autoscheiben herstellen, deren Heizleistung und Heizcharakteristik und deren Wärmeschutz- und Sonnenschutzeigenschaften unabhängig voneinander sich in weiten Grenzen variieren und den jeweiligen Forderungen anpassen lassen.

Die Wärmestrahlung reflektierende Schicht soll im sichtbaren Spektralbereich eine Transmission von 10 bis 60%, und vorzugsweise von 30 bis 50%, aufweisen, und die Wärmestrahlenreflexion, das heißt die Reflexion im Spektralbereich oberhalb 1 µm, soll zweckmäßigerweise 25 bis 80% und vorzugsweise 40 bis 70% betragen.

Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Wärmestrahlen reflektierende Schicht aus Titannitrid besteht.

Das Aufbringen der Wärmestrahlen reflektierenden Schicht kann grundsätzlich nach einem der hierfür bekannten Verfahren erfolgen. Bewährt hat sich für diesen Zweck das Auftragen mit Hilfe des Verfahrens der magnetfeldunterstützten Kathodenzerstäubung.

Anhand der Zeichnung wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teilausschnitt einer erfindungsgemäß aufgebauten Autoglasscheibe.

Die dargestellte heizbare und wärmereflektierende Autoglasscheibe ist eine Rückwandscheibe, die durch Verkleben mit dem Befestigungsflansch des Fensterrahmens in die Fensteröffnung der Karosserie eingesetzt wird. Sie besteht aus einer etwa 5 mm dicken Glasscheibe 1 aus Einscheibensicherheitsglas, das heißt aus thermisch vorgespanntem Silikatglas. Die Glasscheibe 1 ist auf derjenigen Seite, die im eingebauten Zustand dem Fahrgastraum zugesandt ist, mit mehreren Schichten versehen.

Zunächst ist auf der Glasscheibe 1 entlang dem Scheibenumfang eine rahmenförmige Schicht 2 aus einer lichtundurchlässigen Einbrennfarbe angeordnet. Die rahmenförmige Schicht 2 verhindert einerseits den Blick von außen durch die Glasscheibe hindurch auf die Kleberaupe. Andererseits besteht die Aufgabe dieser Schicht darin, die Klebemasse vor der Einwirkung von UV-Strahlen zu schützen, die eine Versprödung des Klebers bewirken können.

Die rahmenförmige Schicht 2 wird nach einem Druckverfahren aufgebracht, beispielsweise nach dem Siebdruckverfahren.

Als nächste Schicht folgt die aus einer elektrisch leitenden Einbrennfarbe bestehende Schicht, und zwar in Form der Sammelschienen 3 und der schmalen Heizleiter 4. Die Sammelschienen 3 befinden sich zum größten Teil auf der rahmenförmigen Schicht 2 und überlappen diese zum Sichtfeld der Scheibe hin, wo sie in die Heizleiter 4 übergehen. Die die Sammelleiter 3 und die Heizleiter 4 bildende Schicht besteht aus einer metallisches Silber enthaltenden Einbrennmasse, die in druckfähiger Form mit Hilfe des Siebdruckverfahrens in bekannter Weise aufgebracht wird. Die Breite der Heizleiter 4 beträgt in der Regel 0,4 bis 0,5 mm, und die Schichtdicke 15 bis 30 Mikrometer.

Die oberste Schicht bildet die transparente Schicht 5, die als gleichmäßige Schicht von etwa 30 Nanometer Dicke auf der Glasoberfläche und auf den beschriebenen lichtundurchlässigen Schichten angeordnet ist. Die Transmission dieser Schicht im Bereich des sichtbaren Lichtes beträgt etwa 40% und der Flächen-Widerstand dieser Schicht 350 Ohm pro Quadrateinheit. Die Schicht ist optisch homogen und hat ein gutes Gebrauchsverhalten, das heißt eine hohe Abrasionsfestigkeit und eine gute Korrosionsbeständigkeit.

Zur Herstellung der beschriebenen Autoglasscheibe wird auf die zuvor auf die gewünschte Form geschnittene Glasscheibe 1 die rahmenförmige Schicht 2 mit Hilfe des Siebdruckverfahrens aufgebracht und die Schicht getrocknet. Wenn die rahmenförmige Schicht 2 nach dem Aufdrucken getrocknet ist, wird die die Sammelschienen 3 und die Heizleiter 4 bildende Leitschicht in der gewünschten Konfiguration aufgedruckt und ebenfalls getrocknet. Anschließend wird die mit diesen Schichten versehene Glasscheibe auf eine Temperatur von etwa 650 Grad Celsius erwärmt, in die gewünschte Form gebogen und anschließend durch schroffe Abkühlung mit Luft vorgespannt. Bei der Erwärmung auf Biegetemperatur schmelzen die Einbrennfarben auf und verbinden sich fest mit der Glasoberfläche.

Nach dem Vorspannen der Glasscheibe wird die Glasscheibe auf der die eingebrannten Schichten tragenden Seite sorgfältig gereinigt und in einer Kathodenzerstäubungsanlage mit Magnetfeldunterstützung nach dem reaktiven Beschichtungsverfahren mit einer 30 Nanometer dicken Schicht aus Titannitrid beschichtet.

Anstelle einer Einfachschicht aus Titannitrid kann gegebenenfalls auch eine Mehrfachschicht aufgebracht werden, wenn sich das als zweckmäßig erweisen sollte. Auch Mehrfachschichten mit den gewünschten Eigenschaften bezüglich Reflexion der Wärmestrahlen, Transmission im Bereich des sichtbaren Lichts, elektrischer Leitfähigkeit, Aspekt und Gebrauchsverhalten, gehören als solche zum Stand der Technik.

Die Sammelschienen 3 und die Heizleiter 4 können vor der Beschichtung der Glasscheibe mit der teilreflektierenden transparenten Schicht zur Verringerung ihres elektrischen Widerstandes und/oder zur Verbesserung ihres Aussehens auf galvanischem Wege mit einer Kupfer und/oder Nickelschicht versehen werden. Eine derartige Galvanisierung der aufgedruckten und eingebrannten elektrisch leitenden Schicht ist bekannt und üblich. Es hat sich gezeigt, daß die durch die Erfindung erzielten Vorteile in gleicher Weise auch bei derartigen galvanisierten Heizscheiben erreichen lassen, und daß die Vakuumbeschichtung von Heizscheiben ohne Schwierigkeiten auch dann möglich ist, wenn die eingebrannten Heizleiter mit einer galvanisch abgeschiedenen Metallschicht versehen sind.

Claims (5)

1. Elektrisch beheizbare und Wärmestrahlung reflektierende Autoglasscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem Fahrgastraum zugewandten Oberfläche der Glasscheibe mit Hilfe des Siebdruckverfahrens aufgebrachte und bei der Glasbiegetemperatur eingebrannte 0,4 bis 0,6 mm breite und 15 bis 30 Mikrometer dicke Heizleiter (4) aus einer metallisches Silber enthaltenden Einbrennpaste angeordnet sind, und daß auf der die eingebrannten Heizleiter (4) tragenden Seite der Glasscheibe eine die Glasoberfläche und die Heizleiter (4) bedeckende, nach einem Vakuum- Beschichtungsverfahren aufgebrachte teilreflektierende Schicht (5) aus einer abrieb- und korrosionsfesten Metallverbindung aus der Gruppe der Karbide, Nitride oder Karbonitride der Metalle Aluminium, Titan, Zirkonium und Chrom mit einer Schichtdicke von 20 bis 100 Nanometern und einem elektrischen Flächenwiderstand von 50 bis 600 Ohm pro Quadrateinheit angeordnet ist.

2. Autoglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmission der teilreflektierenden Schicht im sichtbaren Spektralbereich 10 bis 60%, und die Reflexion im Spektralbereich oberhalb 1 µm 25 bis 70% beträgt.

3. Autoglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teilreflektierende Schicht aus Titannitrid besteht.

4. Autoglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebrannten Heizleiter auf galvanischem Wege mit einer Metallschicht wie Kupfer und/oder Nickel versehen sind.

5. Autoglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die teilreflektierende Schicht nach dem Verfahren der magnetfeldunterstützten reaktiven Kathodenzerstäubung aufgebracht ist.