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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Scheibenelement, insbesondere auf
eine Alarmglasscheibe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs
1.
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Es
handelt sich um ein Scheibenelement mit mindestens einer vorgespannten
Glasscheibe, auf deren Oberfläche
eine elektrische Leiterstruktur vorgesehen ist, deren elektrische
Anschlussleitungen zum Rand der Glasscheibe geführt sind, wobei
- – eine
diese Anschlussleitungen elektrisch gegeneinander und auf ihrer
von der Glasscheibe abgewandten Oberfläche isolierende nicht leitende dünne Schutzschicht
vorgesehen ist,
- – die
Glasscheibe Bestandteil eines aus mindestens einer weiteren Scheibe
und einem rahmenförmigen
Abstandhalter gebildeten Isolierglaselements ist,
- – der
mittels eines Kleberstrangs mit der Oberfläche der die Leiterstruktur
tragenden Glasscheibe verbundene Abstandhalter die elektrischen
Anschlüsse
in dem mittels der Schutzschicht isolierten Bereich (Kreuzungsbereich)
kreuzt.
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Aus
dem Dokument EP-B1-0 058 348 ist bekannt, zum Bilden einer Alarmglasscheibe
aus wenigstens zwei über
einen rahmenförmigen
Abstandhalter zu einer Isolierglasscheibe miteinander verbundenen
Glasscheiben auf wenigstens einer der Glasscheiben eine elektrische
Leiterstruktur vorzusehen und diese Glasscheibe vorzuspannen. Die
Zerstörung
der Leiterstruktur beim Bruch der Glasscheibe unterbricht einen
elektrischen Ruhestromkreis und löst Alarm aus. Elektrische Anschlussleitungen der
Leiterstruktur müssen
zwischen dem Abstandhalter und der Glasscheibe aus dem Isolierglas-Zwischenraum
nach außen
geführt
werden. Dabei müssen
sie elektrisch isoliert bleiben. Auch darf die Abdichtung des Scheibenzwischenraums
der Isolierglasscheibe nicht beeinträchtigt werden.
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Beim
genannten Stand der Technik wird die Leiterstruktur nebst ihren
vom Abstandhalter überdeckten
Leitungsabschnitten bevorzugt aus einer elektrisch leitfähigen Einbrennpaste
mit hohem Silberanteil hergestellt, die durch Siebdrucken auf das Glas
aufgetragen wird. Danach wird in zweiter Ebene eine Email-Schutzschicht
als Abdeckung zumindest über
die vom Abstandhalter zu überdeckenden
Leitungsabschnitte gedruckt. Beim Aufheizen der Glasscheibe zum
Vorspannen werden beide Schichten eingebrannt, wobei die Schutzschicht
nach dem Einbrennen die elektrische Isolation sichert. Damit sollen einerseits
eine elektrische Isolation der Leiterstruktur gegen unbeabsichtigten
Kontakt mit dem (metallischen) Abstandhalter sicher erreicht, andererseits die
elektrischen Leitungen vor korrosiven Einflüssen geschützt werden.
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Der
elektrische Widerstand soll für
die Gesamtheit aus der erwähnten
isolierenden Emailschicht, den Kleber und ggf. einen außen umlaufend zugefügten Sekundärdichtstoff
oberhalb von 10 MΩ liegen.
Die Qualität
der Isolation („Isolationsgüte") zwischen der Alarmschleife
und dem Abstandhalter wird insgesamt durch die dazwischen eingebrachten Materialien
bestimmt (Deckschicht aus Email o.ä., Kleberstränge). Es
besteht im Einbaufall immer die Möglichkeit, dass der Abstandhalter
in die Nähe
anderer metallischer Strukturen, z. B. Halterungen des Scheibenelements
an einer Unterkonstruktion einer Fassade, gelangt, und dort elektrische Übergänge zu vermeiden
sind.
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In
der Praxis weisen die -zumeist in industriellen Durchlaufanlagen-
eingebrannten Email-Deckschichten
kleine Poren auf, die Wasser aufnehmen können. Dadurch kann der elektrische
Isolationswiderstand merklich reduziert werden.
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Man
hat auch schon versucht, durch Auftragen einer mehrfachen Schutzschicht über die
Anschlüsse
bessere isolierende Eigenschaften zu erreichen. Das gewünschte Ergebnis
wird jedoch auch so nicht erzielt, da auch das mehrfache Überdrucken das
Bilden von Poren beim Einbrennen nicht zuverlässig ausschließt. Abgesehen
davon nimmt dieses Verfahren noch mehr Zeit in Anspruch.
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Infolge
wachsender Anforderungen an die Isolationsgüte (Isolationswerte oder Isolationswiderstand)
derartiger elektrischer Anschlüsse – die bei Ausfall
zu Fehlalarmen führen
kann – haben
auch die bislang bei Isolierglaselementen verwendeten Kleber für den Abstandhalter-Rahmen, nämlich in
der Regel aus optischen Gründen
mit Ruß schwarz
eingefärbte Butylstränge, nicht
hinreichend hohe Isolationswerte und tragen in zu geringem Maß zur Isolationsgüte bei.
Gerade in dem Bereich der Kreuzung der Anschlüsse und des Abstandhalters
wird der Kleberstrang beim Verpressen des Verbundes auf wenige Zehntelmillimeter
Dicke gebracht, so dass dort sehr hohe elektrische Isolierwerte
benötigt
werden.
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Im
Einsatzfall kann der Isolationswiderstand durch einwirkende Feuchtigkeit
oder Nässe
noch zusätzlich
sehr stark beeinträchtigt
werden. Dies betrifft insbesondere außen liegende Sekundärdichtstoffe auf
Grund ihrer relativ großen
Flächen.
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Zwar
könnte
man die Klebermasse auch mit anderen Farbstoffen einfärben, jedoch
wäre eine Umstellung
der Massenfertigung bzw. eine getrennte Herstellung kleinerer Mengen
mit anderen Farbstoffen mit hohem Aufwand verbunden, der von den
Kleber-Herstellern abgelehnt und dessen Gesamtkosten von den Abnehmern
nicht akzeptiert werden.
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Im
Dokument DE-C1-197 48 868 wird vorgeschlagen, die Isolierung in
dem betreffenden Bereich aus Glas auszuführen, welches entweder in Plättchenform
aufgelegt oder als Paste aufgedruckt werden soll. Die Glasisolierung
soll beim Vorspannen aufgeschmolzen werden. Auch bei dieser Lösung muss
zunächst
die leitfähige
Silberpaste getrocknet werden. Es be steht ein gewisses Risiko einer
mechanischen Beschädigung
der abzudeckenden Leitungsabschnitte.
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Das
Dokument DE-C1-199 60 450 offenbart eine Isolierung der Leitungsabschnitte
mithilfe einer kraft- oder stoffschlüssig nach dem Vorspannen mit der
Scheibenoberfläche
verbundenen Kunststoff-Schicht, die z. B. aus einer dünnen Folie
bestehen kann. In einer bevorzugten Ausführung bildet die dünne isolierende
Folie zugleich eine Trägerfolie
für die
aus einer Flachbandleitung gefertigten Anschlüsse.
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Aus
dem Dokument DE-C2-40 25 166 ist es grundsätzlich bekannt, in einem umlaufend
auf eine Fensterscheibe extrudierten Profilstrang den Übergangsbereich
zwischen Anfang und Ende zu glätten, indem
dieser Übergangsbereich
zunächst
ausgeschnitten und dann ein gleich profiliertes Einsatzstück passend
in die Lücke
eingesetzt wird. Allerdings wird dort gerade auf genau gleiche Eigenschaften
des eingesetzten Stücks
mit dem restlichen Profilstrang Wert gelegt, und es stellt sich
nicht das Problem einer elektrischen Isolierung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Variante eines
relativ einfach herstellbaren Scheibenelements der eingangs genannten
Art mit verbesserter elektrischer Isolierung zu schaffen. Es soll
auch ein Verfahren zum Herstellen solcher Scheibenelemente angegeben
werden.
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Diese
Aufgabe wird hinsichtlich des Scheibenelements erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Kleberstrang im Kreuzungsbereich auf einer vorgegebenen
Strecke aus einem Material mit gegenüber dem Material des restlichen
Kleberstrangs deutlich erhöhter
elektrischer Isolationswirkung besteht. Die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 11 und
12 geben entsprechende Verfahren an. Die Merkmale der den unabhängigen Ansprüchen jeweils nachgeordneten
Unteransprüche
geben vorteilhafte Weiterbildungen dieser Gegenstände an.
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Wenn
man erfindungsgemäß in dem
Bereich des Abstandhalter-Rahmens, der die nach außen geführten Anschlüsse überquert
(im folgenden Kreuzungsbereich), einen Abschnitt des Kleberstrangs aus
einem Material mit sehr hohen elektrischen Isolationswerten herstellt,
kann man weiterhin auf dem größten Umfangsanteil
der mit der Leiterstruktur versehenen Isolierglaselemente die bislang üblichen, mit
Ruß eingefärbten Klebermassen
verwenden. Bedingung hierfür
ist natürlich,
dass an den Trennstellen homogene, praktisch nahtfreie Übergänge geschaffen
werden, insbesondere hinsichtlich der Materialverträglichkeit
und der Anhaftung sowohl der Kleberstrang-Abschnitte untereinander,
als auch des eingefügten
Abschnitts an der Glasoberfläche,
den Anschlüssen
und dem Abstandhalter-Rahmen. Die Dichtheit des Isolierglas-Verbundes
muss nach wie vor sichergestellt werden können, um auch Langzeitschäden z. B.
durch eindringende Feuchtigkeit zu verhindern.
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Im
besten Fall kann diese Maßnahme
den Ansprüchen
an die Isolationsgüte
genügen,
so dass der hoch isolierende Kleberstrang selbst die (einzige) Schutzschicht
im Kreuzungsbereich mit den Anschlüssen bildet, auch wenn er dort
nur noch wenige Zehntelmillimeter dick ist. Es kann jedoch notwendig oder
sinnvoll sein, dort noch zusätzliche
Schutzschichten nach dem vorstehend erörterten Stand der Technik vorzusehen
(also Email- oder Glaszwischenlagen, Kunststoff-Folien etc.). Diese
Schichten können
direkt auf die Anschlüsse
aufgetragen werden. Man könnte
sie jedoch grundsätzlich
auch in den Kleberstrang einbetten oder auf den Abstandhalter selbst
auftragen, wenn damit die erforderliche Gasdichtheit des Isolier-Scheibenelements
in diesem Bereich sichergestellt bleibt.
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Besagter
Kreuzungsbereich wird in der Regel in einer Ecke des Scheibenelements
angeordnet, weil dort am einfachsten Platz für das elektrische Kontaktieren
der Außenanschlüsse der
Leiterstruktur zu schaffen ist. Man kann ihn natürlich bei Bedarf an beliebiger
Stelle, sowie auch mehr als einen solcher Anschlussbereiche in einem
Scheibenelement vorsehen, die dann jeweils in gleicher Weise elektrisch
zu isolieren sind.
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Im
folgenden werden ein erfindungsgemäßes Scheibenelement sowie die
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
näher beschrieben. Wegen
noch näherer
Einzelheiten wird ausdrücklich auf
das Dokument DE-C1-199 60 450, insbesondere deren Figuren, Bezug
genommen.
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Zum
Herstellen einer zweischeibigen Alarm-Isolierglasscheibe mit einer
Glasscheibe aus vorgespanntem Silikatglas (Floatglas) und einer
weiteren Scheibe (z. B. ebenfalls aus Floatglas oder aus einem geeigneten
Kunststoff wie Polycarbonat) wird zunächst auf eine Hauptfläche der
vorzuspannenden Glasscheibe eine Leiterstruktur aufgedruckt (vorzugsweise
im Siebdruckverfahren), deren Anschlüsse sich bis in die Nähe des Randes
dieser Glasscheibe bzw. deren Oberfläche erstrecken. An ihrem Ende werden
in der Regel Anschlussflächen
vorgesehen, das sind Lötstellen,
die sich auf der Glasoberfläche flächig ein
Stück weit
parallel zum Abstandhalter erstrecken, wie es z. B. in 1 des schon erwähnten Dokuments DE-C1-199 60 450 dargestellt
ist. Daran werden später
weiterführende
Leitungen zum elektrischen Verbinden der Leiterstruktur mit einer
nicht gezeigten externen Schaltung, z. B. einer Alarmanlage oder
einer Funkeinrichtung bei Nutzung oder Ausbildung der Leiterstruktur
als Antenne angeschlossen.
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Die
dem Abstandhalter benachbarten Teile der Leiterstruktur verlaufen
parallel zu diesem in einem hinreichend großen Abstand, um einen elektrisch
leitenden Kontakt mit dem Abstandhalter sicher auszuschließen. Auch
die parallel zueinander nach außen
geführten
Anschlüsse
unterschiedlicher elektrischer Polarität halten einige Millimeter
Abstand voneinander ein.
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Die
gesamte Leiterstruktur nebst den Verbindungsleitungen und den Lötstellen
wird vorzugsweise durch Siebdrucken einer keramischen Einbrennpaste
aus einem lötfähigen Material
mit hohem Silberanteil mit einer Dicke von ungefähr 0,01 bis 0,03 Millimeter
aufgetragen. Diese Paste wird durch Aufheizen auf die hohen Temperaturen
eingebrannt, die zum Vorspannen der Glasscheibe erforderlich sind. Ihre
elektrische Leitfähigkeit
ist in jedem Fall hinreichend für
die beschriebenen Anwendungsfälle, selbst
mit derart kleinen Querschnitten.
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Der
Abstandhalter selbst besteht in aller Regel aus einem mit Trockenmittel
gefüllten
Hohlprofil. Dieses kann aus Metall (z. B. Aluminium) oder Kunststoff
bestehen.
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Vor
dem Verbinden der beiden Scheiben mit Hilfe eines rahmenförmigen Abstandhalters
sind Kleberschichten bzw. -stränge
mit möglichst
gleichmäßiger Dicke
aufzutragen. Diese können
entweder direkt auf die Scheibenflächen entlang dem Bereich ihres Kontakts
mit dem Abstandhalter oder (bevorzugt) auf den Abstandhalter selbst
aufgetragen werden. In den meisten Fällen werden die Kleberstränge aus
Butylkautschuk hergestellt, der sowohl an Glas- als auch an Metalloberflächen hervorragend
und dauerhaft haftet und sich durch Extrudieren als Schnur oder Strang
ununterbrochen auf die betreffende Bauteilfläche auflegen lässt.
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In
dem Kreuzungsbereich des Kleberstrangs, der die Anschlüsse der
Leiterstruktur kreuzt, wird nun das Material wieder entfernt, z.
B. durch Ausschneiden eines Stücks
aus dem durchlaufenden Strang.
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Alternativ
kann man die zunächst
erforderliche Lücke
durch lokales Absetzen des Auftrags- bzw. Extrusionsvorgangs erzeugen. Man
kann letzteren z. B. auf der einen Seite des Kreuzungsbereichs mit
einigem Abstand zu dem angrenzenden Anschluss beginnen und nach
einem Umlauf um den Rahmenumfang auf der anderen Seite des Bereichs
beenden, ebenfalls mit einigem Abstand zum nächsten Anschluss.
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In
diesem Bereich bzw. diesen Bereichen der Kreuzung wird man einen
hinreichenden Abstand des Abstandhalters und seiner Verklebung von
der Scheibenkante bzw. einen Überstand
der Scheibenfläche über die
vom Abstandhalter überdeckte
Fläche
vorsehen, damit genügend
Platz zum elektrischen Kontaktieren der nach außerhalb des vom Abstandhalter
umschriebenen Raums geführten
Anschlüsse
der Leiterstruktur an optisch unauffälliger Stelle verfügbar ist.
Oft ist dieser Bereich ebenso wie die Kontaktbereiche der Kleberstränge mit
der Glasscheibe noch mittels eines opaken flächigen Aufdrucks optisch kaschiert,
der unterhalb der Anschlüsse
direkt auf der Glasscheibenfläche
liegt. Dieser Aufdruck kann auch durch Siebdrucken und Einbrennen
hergestellt werden. Er kann auch als Basis für eventuell aufzutragende Haftvermittler
(„primer") dienen.
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Beim
Verpressen der Scheiben in herkömmlicher
Bauweise wird der Kleberstrang stark zusammen gedrückt. Dabei
könnte
das Material unter dem Abstandhalter auch seitlich nach außen heraus
quellen, unter ungünstigen
Umständen
sogar besagte Anschlussfahnen berühren und eine (zu) gering isolierende
Verbindung zwischen Anschlussfahne und Abstandhalter aufbauen. Um
auch dieses zu verhindern, wird die Größe der Lücke bzw. der Bereich mit hochisolierendem
Klebstoff sicherheitshalber entsprechend der Größe der Anschlussfahnen bzw.
Lötflächen gewählt. In
einem Ausführungsfall,
bei dem die Lötflächen insgesamt
etwa 45 mm lang sind, beträgt
die mit hoch isolierender Klebemasse zu versehende oder zu belegende
Strecke somit ca. 50 mm.
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In
jedem Fall muss sehr hohe elektrische Isolationswerte besitzende
Klebestoff zum Auffüllen
der Lücke
in dem „normalen" Klebestrang mit
letzterem kompatibel sein. Gerade in den Übergängen muss die Dichtheit des
fertigen Klebestrangs gegen das Eindringen von Gasen in den Isolierglas-Verbund
sichergestellt bleiben. Man kann dies als das Schaffen nahtfreier Übergänge zwischen
dem größeren Teil des
Kleberstrangs und dem oder den nach Bedarf eingesetzten Abschnitten
im Kreuzungsbereich betrachten. Natürlich bleibt eine Inhomogenität in den Übergängen auch
nach dem Verquetschen des Kleberstrangs erhalten, die bei genauerer
Untersuchung selbst bei identischer Färbung beider Materialien sichtbar
gemacht werden kann; jedoch muss davon die Dichtheit in keiner Weise
verringert werden.
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Im
einfachsten Fall kann man zum Beispiel ein rußfreies, entweder ungefärbtes oder
mit anderen Farbstoffen eingefärbtes
Butylmaterial einsetzen. Damit, jedoch auch mit anderen vergleichbaren
Klebstoffen lässt
sich ohne viel Aufwand eine gute Homogenität in den Übergängen beidseits des besagten Bereichs
zu dem umlaufenden Kleberstrang schaffen.
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Das
einzusetzende Stück
kann in situ extrudiert werden oder als vorkonfektioniertes Zwischenstück passend
eingesetzt werden. Ggf. sind hernach die Übergänge zum restlichen Strang zu
glätten.
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Selbstverständlich ist
bei der Fertigung auch die umgekehrte Abfolge möglich, indem zunächst der Kreuzungsbereich
des Kleberstrangs mit dem hoch elektrisch isolierenden Material
hergestellt und anschließend
der restliche Kleberstrang vervollständigt wird.
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Dieser
insgesamt geringfügig
erhöhte
Aufwand gegenüber
den bisher üblichen
Fertigungen ist nur auf der Seite des Abstandhalters notwendig,
die zu der mit der Leiterstruktur versehenen vorgespannten Glasscheibe
hin orientiert ist. Mit der anderen Scheibe kann der Abstandhalter
in der üblichen
bewährten
Weise mit einem umlaufenden Kleberstrang verbunden werden, der keine
besonderen elektrischen Isoliereigenschaften aufweisen muss.
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Sind
die beiderseitigen Kleberstränge
vervollständigt,
legt man die Scheiben und den Abstandhalter zusammen, um diese drei
Teile dicht klebend miteinander zu verbinden. Dabei werden die Kleberschnüre oder
-stränge
zu relativ dünnen
Schichten verpresst, die sich innig haftend mit den Oberflächen der
Scheiben und des Abstandhalters verbinden. Die Quer schnittsform
der Kleberstrang-Abschnitte ist deshalb unerheblich, solange nur
an jeder Stelle im Verlauf genügend
Material verfügbar
ist, um die Dichtheit der Klebefuge sicherzustellen.
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Man
kann anschließend
noch eine zusätzliche
(Sekundär-)Dichtmasse,
z. B. aus Thiokol, Polysulfid, Silikon oder Polyurethan, außen um den
Abstandhalter und die Klebeschichten herum legen, um eine zusätzliche
Versiegelung des Scheibenzwischenraums zu schaffen, und auch die
außenliegenden
Anschlussflächen
zu versiegeln. Die elektrischen Isoliereigenschaften dieser Dichtmasse
sind zwar ähnlich
wie die des eigentlichen Klebers, jedoch behält dieser Sekundärdichtstoff überall eine
verhältnismäßig große Dicke
bei, so dass das Problem der mangelnden elektrischen Isolierung
einer außerordentlich
geringen Schichtdicke hier nicht auftreten kann.