DE4306122C1 - Verfahren zur Herstellung einer heizbaren Verbundglasscheibe und Verwendung einer elektrischen Schaltung für die Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe aus wenigstens zwei Einzelglasscheiben und mindestens einer diese miteinander verbindenden thermoplastischen Folie und mit einem oder mehreren Metalldrähten, wobei die Metalldrähte auf der Zwischenschicht abgelegt und fixiert werden und die mit den Drähten versehene Folie unter Anwendung von Wärme und Druck mit den Einzelglasscheiben verbunden wird.

Verbundglasscheiben mit in der thermoplastischen Zwischenschicht eingelegten Drähten werden bei Kraftfahrzeugen als elektrisch heizbare Glasscheiben und/oder als Antennenscheiben eingesetzt. Weitere Anwendungen dieser Gläser betreffen insbesondere den Baubereich, wo sie beispielsweise als heizbare Glasscheiben, als Alarmglasscheiben zum Schutz von Räumen gegen Ein- und Ausbruch sowie als Abschirmgläser zur Unterbindung des Durchtritts von elektromagnetischer Strahlung, oder auch zu Dekorzwecken eingesetzt werden.

Wenn die Metalldrähte als Heizdrähte dienen, sind in der Regel eine Reihe von Heizdrähten in Parallelschaltung mit entlang zweier gegenüberliegender Kanten der Glasscheibe angeordneten Sammelleitern verbunden.

Zum Ablegen und Fixieren der Drähte auf der thermoplastischen Folie sind verschiedene Verfahren bekannt, die beispielsweise aus den Druckschriften DE-OS 21 27 693, DE 90 16 664 U1 und DE-PS 8 70 475 hervorgehen. Bei paralleler Anordnung der Drähte werden zunächst die Sammelleiter in Form dünner Metallfolienbänder auf der thermoplastischen Folie fixiert. Sodann werden bei dem in der Praxis am meisten benutzten Verfahren die Drähte über die auf ihre Endmaße geschnittene thermoplastische Folie gespannt und durch Wärme und Druck auf der Folie fixiert. Anschließend werden die über die Folie überstehenden Drahtenden bündig mit der Folie abgeschnitten.

Bei Verbundglasscheiben, bei denen die Metalldrähte in dieser Weise aufgebracht worden sind, reichen die eingebetteten Drähte über die Sammelschienen hinaus bis zur Umfangsfläche der Verbundglasscheiben. Da auch nach dem Verbindeprozeß nicht immer eine fest haftende Verbindung zwischen der Oberfläche der Drähte und dem Material der thermoplastischen Folie erfolgt, können entlang den Drahtenden kleine Kanäle entstehen, die zur Umfangsfläche hin offen sind. Durch diese Kanäle kann im Laufe der Zeit Feuchtigkeit eindiffundieren, die beispielsweise Korrosionserscheinungen an den Sammelschienen und an den Kontaktstellen zwischen den Drähten und den Sammelschienen hervorrufen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren dahingehend weiterzuentwickeln, daß störende, auf die Gegenwart der bis zur Umfangsfläche reichenden Drahtenden zurückzuführende Effekte sicher vermieden werden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Ablegen und Fixieren der Drähte auf der thermoplastischen Folie wenigstens ein Teil der Drähte innerhalb der Folienfläche durch lokale Beaufschlagung mit lediglich von den Metalldrähten absorbierter und ohne Beeinträchtigung der Folie die Metalldrähte bis zu ihrer Schmelztemperatur erhitzender Energie durchgetrennt wird.

Das Verfahren nach der Erfindung sieht also vor, die an der Umfangsfläche mündenden Drahtenden der auf der Folie fixierten Drähte im Abstand von der Umfangsfläche dadurch durchzutrennen, daß das Metall geschmolzen wird, ohne daß gleichzeitig die thermoplastische Folie in diesem Bereich unzulässig erwärmt wird. Während also der Draht selbst an dieser Stelle vollständig entfernt wird, bleibt das Volumen der thermoplastischen Folie an dieser Stelle voll erhalten. Beim nachfolgenden Verbindeprozeß füllt an dieser Stelle die thermoplastische Folie den gesamten Raum zwischen den beiden Glasscheiben aus, ohne daß Diffusionskanäle entstehen können oder erhalten bleiben. Damit wird die Gefahr einer Korrosionswirkung im Bereich der Drähte oder der Sammelschiene durch entlang kapillarer Hohlräume diffundierender Feuchtigkeit sicher vermieden.

Da auf die erfindungsgemäße Weise der Draht durchgetrennt werden kann, indem das Metall des Drahtes gewissermaßen verbrennt und/oder verdampft, ohne störende Rückstände zu hinterlassen, läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren nicht nur in der Nähe des Scheibenrandes, sondern auch dann mit Erfolg anwenden, wenn ein Durchtrennen der Drähte innerhalb des Sichtfeldes der Glasscheibe vorgenommen werden soll.

Gegenüber mechanischen Trennmethoden, die man gegebenenfalls auch zum Durchtrennen der Drähte anwenden könnte, hat das erfindungsgemäße Verfahren auch den Vorteil, daß keine wesentlichen mechanischen Kräfte auf die Drähte ausgeübt werden, die zu einer Verschiebung der Drähte auf der Folie führen könnten.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch bei Antennenscheiben mit Vorteil anwenden. Bei Antennenscheiben mit einem in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebetteten Antennendraht oder mit mehreren Antennendrähten kann es nämlich ebenfalls erforderlich oder zweckmäßig sein, den Antennendraht oder die Antennendrähte, die durch die Verlegemethode bedingt bis zur Umfangsfläche der Verbundglasscheibe reichen, im Abstand von der Umfangsfläche zu durchtrennen, um einen eventuellen direkten elektrischen Kontakt über die Klebermasse mit dem metallischen Fensterrahmen zu verhindern. Ebenso besteht in diesen Fällen ein Interesse daran, die Kapazität der Scheibenantenne auf einen gewünschten Wert zu begrenzen.

Gemäß einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zum Durchtrennen der Drähte erforderliche Energie in Form elektrischer Energie in den betreffenden Drahtabschnitt eingeleitet, indem eine elektrische Potentialdifferenz beiderseits der zu durchtrennenden Stelle angelegt wird. Das Durchtrennen der Drähte erfolgt auf diese Weise nach dem gleichen Prinzip, nach dem die bekannten elektrischen Schmelzsicherungen arbeiten. Da es sich bei dem Material der thermoplastischen Folie um elektrisch nichtleitende Materialien handelt, erfolgt kein direkter Stromdurchgang durch die Folie selbst, die sich infolgedessen auch nicht oder nur unwesentlich erhitzt.

Nach einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zum Schmelzen der Drähte erforderliche Energie durch Beaufschlagung der Drähte mit Laserstrahlung einer Wellenlänge erreicht, die nur von dem Metall des Drahtes, nicht dagegen von dem Material der thermoplastischen Folie absorbiert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Von den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine für eine Heizscheibe vorgesehene mit Drähten und Sammelschienen belegte Folie in einer Gesamtansicht;

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 während des Durchtrennens der Drahtenden auf elektrischem Wege;

Fig. 3 ein für das elektrische Durchtrennen geeignetes Werkzeug;

Fig. 4 eine elektrische Schaltung für die Erzeugung des Trennstroms, und

Fig. 5 einen Ausschnitt aus Fig. 1 während des Durchtrennens mit Hilfe von Laserstrahlen.

Die in Fig. 1 dargestellte auf ihre Endabmessungen geschnittene thermoplastische Folie 1 soll zu einer elektrisch beheizbaren Windschutzscheibe verarbeitet werden. Sie besteht aus dem üblichen Polyvinylbutyral. Auf dieser Folie 1 ist entlang des unteren Randes ein verzinntes Kupferfolienband 2 angebracht, und entlang des oberen Randes parallel zu diesem ein verzinntes Kupferfolienband 3. Diese Kupferfolienbänder 2, 3 dienen als Sammelschienen für die Heizleiter 4. Die Heizleiter 4 erstrecken sich quer über die gesamte Folienbreite, das heißt jeweils über die Sammelschienen hinaus bis zu den Schnittkanten 6 der Folie 1. Die Heizleiter 4 bestehen vorzugsweise aus dünnen Wolframdrähten mit einem Durchmesser von 20 bis 50 Mikrometern. Die Heizleiter 4 können in gerader oder in gewellter Form auf der Folie abgelegt und fixiert werden.

Der Abstand A zwischen der Schnittkante 6 der Folie 1 und dem die Sammelschiene bildenden Kupferfolienband 3 bzw. 2 beträgt in der Regel zwischen 0,5 und 2 cm. In diesem Bereich, vorzugsweise direkt neben dem Kupferfolienband 3 bzw. 2 wird die erfindungsgemäße Durchtrennung der Drähte 4 vorgenommen, indem die Drähte 4 mit zwei an eine geeignete Spannungsquelle angeschlossenen Elektroden 8, 9 kontaktiert werden, wie es schematisch in der Fig. 2 dargestellt ist. Bei dem genannten Wolframdraht hat sich hierfür eine Gleichspannung in der Größe von 10 bis 30 Volt bewährt. Dabei kann eine Strombegrenzung auf 3 bis 20 Ampere vorgesehen sein.

Die beiden Elektroden 8, 9, die beispielsweise die Form von Kufen aufweisen können, werden in Richtung des Pfeils F entlang des Kupferbandes 3 über die Folie geführt. Sobald beide Elektroden einen Draht 4 berühren, schmilzt oder verbrennt oder verdampft augenblicklich der zwischen den Elektroden liegende Drahtabschnitt, so daß der Draht sauber durchgetrennt wird.

Zweckmäßigerweise können die Elektroden als rotierende Scheiben ausgebildet sein, die an einem gemeinsamen Halter angeordnet sind. Ein solches Werkzeug ist in Fig. 3 dargestellt. Es umfaßt die beiden kreisförmigen Scheiben 11, 12, die an der Halterung 13 drehbar gelagert sind. Die beiden Scheiben 11, 12 sind gegeneinander elektrisch isoliert und über ein Kabel 14 mit der Stromquelle verbunden. Der Abstand D zwischen den Scheiben 11, 12 beträgt beispielsweise 2 bis 3 mm. Das Werkzeug ist mit einem Griff 15 versehen, mit dem es von Hand oder mit Hilfe eines Roboters entlang des Kupferfolienbandes 3 über die Folie 1 geführt wird.

In Fig. 4 ist eine elektrische Schaltung dargestellt, die sich für die Erzeugung des erforderlichen Trennstroms bewährt hat. Sie umfaßt eine Gleichspannungsquelle 18 in der Größe von 10 bis 30 V, eine Strombegrenzungsschaltung 19 und einen Kondensator 20. Die Strombegrenzungsschaltung 19 ist für einen Wolframdraht von 20 bis 50 Mikrometern Durchmesser und einen Abstand der Trennelektroden von 1 bis 3 mm auf einen Wert von 3 bis 5 A eingestellt. Der Kondensator 20, der als Energiespeicher dient, hat eine Kapazität von mehr als 1000 µF. Die Trennelektroden bzw. das Kabel 14 des in Fig. 3 dargestellten Trennwerkzeugs werden an den Ausgang 21 der Stromerzeugungsschaltung angeschlossen.

Fig. 5 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die zur Trennung der Drähte 4 erforderliche Energie durch Beaufschlagung mit Laserstrahlung mit einer kleineren Wellenlänge als 2,5 Mikrometer zugeführt wird. Vorzugsweise wird ein Nd : YAG- Laser mit der Emissionswellenlänge 1,06 Mikrometer benutzt. Der Laserstrahl wird mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung, beispielsweise mit Hilfe eines CNC-gesteuerten Kreuzschlittens, außen an dem Kupferfolienband 3 in Richtung des Pfeiles F entlanggeführt, wobei die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers und dessen Leistung so aufeinander abgestimmt werden, daß die Metalldrähte 4 schmelzen, ohne daß die thermoplastische Folie 1 wesentlich erwärmt wird. Vorzugsweise wird ein gepulster Laser verwendet. In diesem Fall ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers derart in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz zu wählen, daß sich die Schnittflächen 23 der Einzelimpulse wie in der Zeichnung dargestellt überlappen.

Der Laserstrahl kann außer zum Durchtrennen der Drähte 4 auch dazu benutzt werden, die elektrische Verbindung zwischen den Drähten 4 und den Sammelschienen sicherzustellen, indem der Laserstrahl teilweise auch über den verzinnten Folienstreifen 3 geführt wird und dabei das Zinn aufschmilzt, wodurch der Kontakt zu den Drähten verbessert wird. Zweckmäßigerweise wird in diesem Fall so vorgegangen, daß vor der Behandlung mit dem Laserstrahl zunächst ein weiteres verzinntes Kupferfolienband 3 aufgelegt wird. Durch die Erwärmung mit der Laserstrahlung verschmelzen dann die einander zugewandten Zinnschichten der beiden Kupferfolienbänder miteinander und schließen dabei die in dieser Ebene liegenden Drähte dicht ein.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe aus wenigstens zwei Einzelglasscheiben und mindestens einer diese miteinander verbindenden thermoplastischen Folie und mit einem oder mehreren Metalldrähten, wobei die Metalldrähte auf der thermoplastischen Folie abgelegt und fixiert werden und die mit den Drähten versehene Folie unter Anwendung von Wärme und Druck mit den Einzelglasscheiben verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablegen und Fixieren der Drähte auf der thermoplastischen Folie wenigstens ein Teil der Drähte innerhalb der Folienfläche durch lokale Beaufschlagung mit lediglich von den Metalldrähten absorbierter und ohne Beeinträchtigung der Folie die Metalldrähte bis zu ihrer Schmelztemperatur erhitzender Energie durchgetrennt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schmelzen der Metalldrähte erforderliche Energie in Form elektrischer Energie zugeführt wird, indem eine elektrische Potentialdifferenz beiderseits der zu durchtrennenden Stelle der Drähte angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an eine Stromquelle angeschlossene Elektroden entlang der zu trennenden Linie über die zu trennenden Drähte geführt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei im Abstand voneinander angeordnete kreisförmige, drehbar gelagerte Elektroden entlang der Trennlinie geführt werden.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß Gleichstrom verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schmelzen der Metalldrähte erforderliche Energie in Form von Laserstrahlung einer kleineren Wellenlänge als 2,5 Mikrometer zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines gepulsten Lasers die Bewegungsgeschwindigkeit des Lasers derart in Abhängigkeit von der Pulsfrequenz gewählt wird, daß sich die Schnittflächen der durch die Einzelimpulse bestrahlten Bereiche überlappen.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Durchtrennen von Metalldrähten entlang von aus verzinnten Metallfolienbändern bestehenden Sammelschienen die Laserstrahlung teilweise über die Sammelschienen geführt wird derart, daß gleichzeitig durch Aufschmelzen des Zinns der Kontakt zwischen den Metallfolienbändern und den Drähten verbessert wird.

9. Verwendung einer elektrischen Schaltung zur Erzeugung der elektrischen Trennenergie für die Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 5, mit einer Gleichspannungsquelle (18), einer Strombegrenzungsschaltung (19) und einem als Energiespeicher dienenden Kondensator (20) einer Kapazität von mehr als 1000 µF.