DE4019357C1 - Flexible, electrically heatable, transparent panel - has heating grid embedded in sheet of thermoplastic material suitable for rear window of convertible car - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare, flexible, transparente Scheibe, insbesondere für das Heckfenster von Kabrioletts, die aus thermoplastischem Kunststoff besteht und in die ein Heizgitter eingebettet ist, das eine Vielzahl parallel verlaufender Heizfäden aufweist, die über ihre Länge in gleichmäßigen Abständen mit Stützfäden und an ihren Enden mit Stromzuführungsfäden verwebt sind.

Eine Scheibe dieser Art ist in der DE-PS 9 00 119 beschrieben. Es wird darin vorgeschlagen, Heizfäden mit einem Durchmesser von 0,1 bis 0,01 mm zu verwenden und diese in einem gegenseitigen Abstand von 2 bis 0,2 mm anzuordnen. Diese Anordnung einer Vielzahl feinster Heizfäden ergibt eine gleichmäßige Verteilung der in den Heizfäden erzeugten Wärme auf die gesamte Heizfläche bei verhältnismäßig niedriger Fadentemperatur und eine hohe optimale Transparenz der Scheibe. Die Heizfäden sind mit elektrisch isolierenden Stützfäden verwebt, welche die Heizfäden im gewünschten Abstand voneinander halten. Dadurch wird die Flächenstabilität des Heizgitters und die Lagestabilität der sich kreuzenden Fäden (konstanter Fadenabstand) erhöht, was das Herstellen des Heizgitters und das anschließende Einbetten desselben in den den Scheibenkörper bildenden thermoplastischen Kunststoff im Fließverfahren ermöglichen soll.

Der Nachteil eines solchen Heizgitters mit reiner Parallelschaltung der Heizfäden besteht darin, daß beim Bruch eines Heizfadens dieser über seine gesamte Länge unwirksam wird, sein Anteil an der Heizleistung also gänzlich ausfällt.

Die DE-OS 32 00 649 beschreibt eine elektrisch beheizbare Scheibe, die mit streifenförmigen Heizleitern beschichtet ist, welche in Form eines Maschengitters angeordnet sind. Dadurch wird beim Bruch eines Gitterelements der Heizstrom um die Bruchstelle herumgeleitet und damit der Unterbruch in der Wärmeerzeugung auf die Bruchstelle lokalisiert.

Das Aufbringen eines schichtförmigen Heizgitters auf eine Scheibe ist jedoch für eine Fabrikation im Fließverfahren weniger geeignet. Außerdem ist die Heizleistung schichtförmiger Heizgitter einer verhältnismäßig großen Streuung unterworfen, die meist nur durch eine Nachbearbeitung innerhalb der jeweils zulässigen Toleranz gehalten werden kann.

Die Vorteile der beiden bekannten Lösungen lassen sich nun am Gegenstand der Erfindung dadurch kombinieren, daß erfindungsgemäß wenigstens ein Teil der Stützfäden elektrisch und thermisch leitend ist und an den Kreuzungsstellen mit den Heizfäden in leitendem Kontakt steht. Ein derartiges Heizgitter ist auf einem Webstuhl im Fließverfahren herstellbar, und die störende Wirkung eines Heizfadenbruchs ist auf einen Bruchteil der Heizfadenlänge begrenzt. Die leitenden Stützfäden tragen nicht zur Wärmeerzeugung bei; deren thermische Leitfähigkeit begünstigt jedoch eine gleichmäßige Wärmeverteilung über die Heizfläche.

In verschiedener Hinsicht wäre es zweckmäßig, ein Heizgitter vorzusehen, das nur leitende Stützfäden aufweist. Aus Kostengründen wird man jedoch eine Lösung vorziehen, bei der ein Teil der leitenden, d. h. metallenen Stützfäden durch solche aus billigerem nichtleitenden Kunststoff ersetzt sind. Die Größe des Anteils an leitenden Stützfäden hat auf den Gesamtwiderstand des Heizgitters praktisch keinen Einfluß, so daß dieser Anteil einzig im Hinblick auf die Erhaltung einer bestimmten Heizleistung im Falle lokal begrenzter Schäden am Heizgitter und hinsichtlich einer optimalen Transparenz der Scheibe wählbar ist. Dabei fällt auch der Umstand ins Gewicht, daß für die nichtleitenden Stützfäden ein Material mit gleichen oder ähnlichen chemischen und optischen Eigenschaften wie dasjenige des Scheibenkörpers vorgesehen und zum Einbetten des Heizgitters in den Scheibenkörper ein Verfahren angewendet werden kann, bei dem die Stützfäden sich auflösen bzw. im Scheibenkörper aufgehen (DE-PS 9 00 119).

Die Erfindung bezweckt, unter Vermeidung der beschriebenen Nachteile eine elektrisch beheizbare Scheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sowohl eine hohe Transparenz aufweist und durch eine hohe Flächenstabilität des Heizgitters im Fließverfahren herstellbar ist als auch die Möglichkeit bietet, die Heizleistung eng zu tolerieren und den Einfluß von Drahtbrüchen auf die Temperaturverteilung gering zu halten.

Zur Erzielung einer hohen spezifischen Durchsichtfläche von z. B. etwa 90% wird die Maschenweite des Heizgitters vorzugsweise so gewählt, daß das Verhältnis der Maschenweite zum Durchmesser der Heiz- und Stützfäden größenordnungsmäßig 20 : 1 beträgt. Mit zunehmender Maschenweite ist bei gleichbleibendem Fadendurchmesser eine Abnahme der Flächenstabilität des gewebten Heizgitters und der Lagestabilität der sich kreuzenden Fäden verbunden. Dies kann zu Schwierigkeiten bei der Weiterverarbeitung der in Form einer Gewebebahn anfallenden Heizgitter führen, insbesondere wenn die Gewebebahn nicht am Herstellungsort weiterverarbeitet, d. h. mit dem Scheibenmaterial verbunden wird und deshalb den ungünstigen Einwirkungen eines Transports ausgesetzt ist. In Anbetracht dessen sind Vorkehrungen zu treffen, welche eine Verschiebung der Heizfäden gegeneinander und der Kreuzungsstellen der Stützfäden längs der Heizfäden auch unter erschwerten Umständen verhindern.

Eine Lösung dieses Problems besteht gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren darin, daß die Fäden der einen Webrichtung mit einer Schicht aus einem thermisch aktivierbaren Klebstoff versehen werden und daß das Gewebe unmittelbar nach dem Webvorgang einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um den Klebstoff aufzuweichen und zu aktivieren, damit einerseits unter der Einwirkung der Webspannung der Klebstoff an den Kreuzungsstellen verdrängt wird und die Heizfäden mit den leitenden Stützfäden in elektrisch und thermisch leitenden Kontakt kommen und andererseits sämtliche Fäden an den Kreuzungsstellen miteinander verklebt werden. Das Verkleben der Verbindungsstellen von sich kreuzenden Fäden zum gleichen Zweck ist bei gewirkten bzw. gestrickten Heizgittern an sich bekannt (DE-PS 20 30 204); es geht dabei jedoch nicht darum, zugleich eine dauerhafte leitende Verbindung der sich kreuzenden Fäden herzustellen.

Eine andere Möglichkeit zur Stabilisierung des Gewebes besteht darin, daß das Heizgitter als Drehergewebe aufgebaut ist, indem in Kettrichtung paarweise verlaufende Stützfäden jeweils zwischen den einzelnen in Schußrichtung verlaufenden Heizfäden gekreuzt sind.

Zur Vermeidung von Reflexerscheinungen können die Gewebefäden eine sichtbares Licht nicht reflektierende Oberfläche aufweisen und z. B. in an sich bekannter Weise mattiert sein (DE-PS 8 76 874). Eine bevorzugte diesbezügliche Ausführungsform besteht darin, daß die Heizfäden und die leitenden Stützfäden aus Metall bestehen und mit einem Antireflexbelag versehen sind und daß die nichtleitenden Stützfäden aus dunkel gefärbtem oder mattiertem Kunststoff bestehen, wobei der Antireflexbelag aus einem thermoplastischen Kunststoff oder aus einem elektrisch und thermisch leitenden Material bestehen kann. Ein als Antireflexbelag dienender thermoplastischer Kunststoff soll so beschaffen sein, daß er bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens unter der Einwirkung der Wärmebehandlung und der Webspannung ebenfalls von den Kreuzungsstellen verdrängt wird, so daß die Heizfäden mit den leitenden Stützfäden in Kontakt kommen.

Im allgemeinen wird die erfindungsgemäße Scheibe vorzugsweise durch zwei Folien aus thermoplastischem Kunststoff gebildet, die das Heizgitter zwischen sich einschließen und mit diesem unlösbar verbunden sind. Zu diesem Zweck werden die Kunststoffolien vorzugsweise im Fließverfahren unter Wärme- und Druckeinwirkung mit dem Heizgitter verpreßt. Insoweit die Gewebefäden einen Antireflexbelag und darüber ursprünglich eine Klebstoffschicht aufweisen, wird gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Wärmeeinwirkung so dosiert, daß der Klebstoff aufgelöst und der darunter befindliche Antireflexbelag freigelegt wird.

Die Stromzuführungsfäden bilden Stromschienen, welche die Heizfäden an ihren jeweiligen Enden untereinander elektrisch verbinden und deshalb einen dem gesamten Heizstrom angepaßten Querschnitt haben müssen. Mit Rücksicht auf eine einheitliche Gewebedicke ist es zweckmäßig, jede Stromschiene aus einer Mehrzahl von Stromzuführungsfäden mit gleichem Durchmesser wie die Stützfäden zu bilden, welche im Gegensatz zu den Stützfäden dichter gewebt und gesamthaft mit den Heizfäden elektrisch verbunden, z. B. verpreßt oder verlötet sind.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Heizgitters der erfindungsgemäßen Scheibe,

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Scheibenrandpartie mit dieser entlang verlaufenden Stromzuführungsfäden, und

Fig. 3 Querschnitt gemäß Fig. 2 mit einer möglichen Ausführungsform des Stromanschlusses.

Das Heizgitter weist eine Vielzahl parallel verlaufender Heizfäden 1 auf, die über ihre Länge in gleichmäßigen Abständen mit Stützfäden 2 bzw. 3 und an ihren Enden mit Stromzuführungsfäden 4 verwebt sind. Ein Teil der Stützfäden, und zwar die mit durchgezogenen Linien dargestellten Stützfäden 2 sind elektrisch und thermisch leitend und stehen an den Kreuzungsstellen 5 mit den Heizfäden 1 in leitendem Kontakt. Die mit gestrichelten Linien gezeichneten Stützfäden 3 sind nichtleitend.

Die Heizfäden 1 bestehen beispielsweise aus rostfreiem Stahl und haben einen Durchmesser von z. B. 0,035 mm. Sie können einen Antireflexbelag aufweisen, der vorzugsweise aus Polyvinylacetat mit einer Schichtdicke von etwa 2 Mikron besteht. Polyvinylacetat läßt sich praktisch beliebig einfärben, so daß Heckscheiben mit zum Fahrzeugverdeck passender Farbtönung hergestellt werden können. Zusätzlich können die Heizfäden 1 eine Klebstoffschicht aufweisen. Die Stützfäden 2, 3 haben beispielsweise einen Durchmesser von ebenfalls 0,035 mm, wobei die leitenden Stützfäden 2 aus vorzugsweise oberflächig chemisch geschwärztem Kupfer und die nichtleitenden Stützfäden 3 z. B. aus Polyester oder Nylon mit mattierter Oberfläche bestehen. Die Maschenweite kann z. B. 0,7 mm betragen, so daß sich ein Verhältnis der Maschenweite zum Fadendurchmesser von 20 : 1 ergibt. Die Maschenweite kann in Schlußrichtung doppelt so groß sein, wenn das Heizgewebe als Drehergewebe ausgeführt ist.

An beiden Enden der Heizfäden 1 ist jeweils eine Mehrzahl von Stromzuführungsfäden 4 mit gleichem Durchmesser wie die Stützfäden 2, 3 vorgesehen, welche gegenüber den Stützfäden dichter gewebt sind. Diese Stromzuführungsfäden 4 bestehen vorzugsweise aus blankem Kupfer und sind gemäß den Fig. 2 und 3 mit den Heizfäden 1 verlötet, wobei sie mit dem Lot 6 zusammen eine kompakte Stromschiene bilden.

Das auf diese Weise aufgebaute Heizgitter ist gesamthaft in einen Scheibenkörper 7 aus thermoplastischem Kunststoff, z. B. Weich-PVC, eingebettet. Vorzugsweise ist der Scheibenkörper 7 aus zwei Folien gebildet, die das Heizgitter zwischen sich einschließen und mit diesem warmverpreßt sind.

Die verschiedenen Arbeitsgänge zur Herstellung einer Reihe von Scheiben nach Fig. 2, d. h. das Weben des Heizgitters 1 bis 4, das Verlöten der Stromzuführungsfäden 4 mit den Heizfäden 1 und das Einbetten des Heizgitters in den Scheibenkörper 7 können nach dem Fließverfahren durchgeführt werden. Die Heizfäden 1 sind dabei vorzugsweise in Schußrichtung des Gewebes angelegt. Die entstehende Produktebahn wird danach in einzelne Scheiben vom gewünschten Format zerschnitten.

Das Kontaktieren des Heizgitters für den Stromanschluß kann an der sonst fertigen Heizscheibe vorgenommen werden, indem z. B. nach Fig. 3 eine Anschlußfahne 8 durch eine Niete 9 am Scheibenrand befestigt und so mit der Stromschiene 4, 6 elektrisch verbunden wird.

Claims (16)

1. Elektrisch beheizbare, flexible, transparente Scheibe, insbesondere für das Heckfenster von Kabrioletts, die aus thermoplastischem Kunststoff besteht und in die ein Heizgitter eingebettet ist, das eine Vielzahl parallel verlaufender Heizfäden (1) aufweist, die über ihre Länge in gleichmäßigen Abständen mit Stützfäden (2, 3) und an ihren Enden mit Stromzuführungsfäden (4) verwebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Stützfäden (2) elektrisch und thermisch leitend ist und an den Kreuzungsstellen (5) mit den Heizfäden (1) in leitendem Kontakt steht.

2. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heiz- und die Stützfäden (1, 2, 3) eine sichtbares Licht nicht reflektierende Oberfläche aufweisen.

3. Scheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfäden (1) und die leitenden Stützfäden (2) aus Metall bestehen und mit einem Antireflexbelag versehen sind und daß die nichtleitenden Stützfäden (3) aus dunkel gefärbtem oder mattiertem Kunststoff bestehen.

4. Scheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antireflexbelag aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht.

5. Scheibe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antireflexbelag aus Polyvinylacetat besteht.

6. Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyvinylacetat eingefärbt ist.

7. Scheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antireflexbelag eine Schichtdicke von etwa 2 Mikron aufweist.

8. Scheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antireflexbelag aus einem elektrisch und thermisch leitenden Material besteht.

9. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Maschenweite des Heizgitters zum Durchmesser der Heiz- und Stützfäden (1, 2, 3) größenordnungsmäßig 20 : 1 beträgt.

10. Scheibe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch zwei Folien aus thermoplastischem Kunststoff gebildet ist, die das Heizgitter zwischen sich einschließen und mit diesem unlösbar verbunden sind.

11. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizfäden (1) mit den Stromzuführungsfäden (4) verpreßt oder verlötet sind.

12. Scheibe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Enden der Heizfäden (1) jeweils eine Mehrzahl von Stromzuführungsfäden (4) mit etwa gleichem Durchmesser wie die Stützfäden (2, 3) vorgesehen ist, welche gegenüber den Stützfäden dichter gewebt sind.

13. Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Heizgitter als Drehergewebe aufgebaut ist, indem in Kettrichtung paarweise verlaufende Stützfäden (2, 3) jeweils zwischen den einzelnen in Schußrichtung verlaufenden Heizfäden (1) gekreuzt sind.

14. Verfahren zur Herstellung einer Scheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden der einen Webrichtung mit einer Schicht aus einem thermisch aktivierbaren Klebstoff versehen werden und daß das Gewebe unmittelbar nach dem Webvorgang einer Wärmebehandlung unterzogen wird, um den Klebstoff aufzuweichen und zu aktivieren, damit einerseits unter der Einwirkung der Webspannung der Klebstoff an den Kreuzungsstellen (5) verdrängt wird und die Heizfäden (1) mit den leitenden Stützfäden (2) in elektrisch und thermisch leitenden Kontakt kommen und andererseits sämtliche Fäden (1, 2, 3) an den Kreuzungsstellen (5) miteinander verklebt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, zur Herstellung einer Scheibe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien im Fließverfahren unter Wärme- und Druckeinwirkung mit dem Heizgewitter verpreßt werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, zur Herstellung einer Scheibe nach den Ansprüchen 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeeinwirkung so dosiert wird, daß der Klebstoff aufgelöst und der darunter befindliche Antireflexbelag freigelegt wird.