PL177294B1

PL177294B1 - Sposób wytwarzania złożonej z kilku warstw szyby ze szkła wielowarstwowego z drutami ułożonymi wewnątrz termoplastycznej warstwy pośredniej oraz szyba wielowarstwowa grzewcza

Info

Publication number: PL177294B1
Application number: PL94305937A
Authority: PL
Inventors: Bernard Reul; Stefan Immerschitt
Original assignee: Saint Gobain Vitrage
Priority date: 1993-12-02
Filing date: 1994-11-22
Publication date: 1999-10-29
Also published as: CZ287110B6; JPH07215740A; EP0656257A1; KR950017799A; PL305937A1; US5540961A; KR100319007B1; ATE181280T1; DE4341017C2; DE69419114T2; ES2134916T3; CA2135967A1; DE4341017A1; DE69419114D1; CZ299494A3; EP0656257B1

Abstract

1. Sposób wytwarzania zlozonej z kilku warstw szyby ze szkla wielowarstwowego z drutami ulozonymi wewnatrz termoplastycznej warstwy posredniej, w którym najpierw tworzy sie pomiedzy drutami i elementami metalowymi polaczenie elektryczne, po czym laczy sie warstwy ze soba przy uzyciu ciepla i cisnienia, znamienny tym, ze przed elektrycznym polaczeniem z elementami metalowymi druty nagrzewa sie w miejscach laczenia, przez doprowadzenie odpowiedniej ilosci miejscowo ograniczonej energii, do takiej temperatury, ze przywarte na powierzchni drutu i wywolujace opornosc stykowa warstwy powierzchniowe ulegaja usunieciu. 10. Szyba wielowarstwowa grzewcza, zawierajaca warstwe posrednia z tworzywa termoplastycznego, zaopatrzona w siec grzewcza z cienkich oporowych drutów metalo- wych, rozciagajacych sie pomiedzy dwiema tasmami zbiorczymi, przy czym druty oporo- we sa zaopatrzone w warstwe powierzchniowa, absorbujaca swiatlo w strefie widocznosci szyby, znamienna tym, ze druty oporowe sa zaopatrzone w warstwe powierzchniowa, absorbujaca swiatlo jedynie w strefie widocznosci szyby, zas sa pozbawione tej warstwy powierzchniowej w strefach polaczenia z tasmami zbiorczymi. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szyby ze szkła wielowarstwowego z jednym lub wieloma drutami położonymi wewnątrz termoplastycznej warstwy pośredniej.

177 294

Przedmiotem wynalazku jest również wielowarstwowa szyba grzewcza zawierająca warstwę pośrednią z tworzywa termoplastycznego, w której ułożone są metalowe druty oporowe.

Znane są sposoby wytwarzania szyby ze szkła wielowarstwowego z metalowymi drutami umieszczonymi w termoplastycznej warstwie pośredniej, polegające na tym, że przed złożeniem warstw utworzone zostają pomiędzy drutami i jednym lub wieloma elementami metalowymi połączenia elektryczne po czym warstwy zostają połączone ze sobą przy użyciu ciepła i ciśnienia.

Znane są również szyby ze szkła wielowarstwowego z włożonymi w termoplastyczną warstwę pośrednią drutami, połączonymi z elementami metalowymi. Szyby te stosowane są np. w samochodach jako szyby elektrycznie podgrzewalne i/lub jako szkła antenowe. Dalsze zastosowania takich szyb dotyczą szczególnie dziedziny budownictwa, gdzie używane są również jako elektrycznie ogrzewalne szyby okienne, czy przykładowo jako szyby alarmowe dla zabezpieczenia pomieszczeń przed włamaniem i ucieczką lub jako elektryczne szkła osłaniające. Druty łączone są w zwykły sposób wewnątrz szyby wielowarstwowej z jednym lub kilkoma elementami metalowymi, które przykładowo prowadzą do dostępnego z zewnątrz elementu przyłącza sieciowego.

Gdy druty usytuowane w termoplastycznej warstwie pośredniej służą jako grzejne, to z reguły szereg takich drutów połączonych jest w układzie równoległym z dwoma przewodami zbiorczymi, umieszczonym wzdłuż przeciwległych krawędzi szyby. Druty umieszczone w szybie ze szkła wielowarstwowego są z reguły bardzo cienkie i przykładowo posiadają średnicę równą 0,005 do 0,1 mm, w celu naruszenia w możliwie małym stopniu przezroczystości szyby. Takie szyby grzejne znane są przykładowo z dokumentów US-A-3 895 433, DE-OS-2 127 693 lub DE-OS-3 001554.

Gdy druty posiadają powierzchnię metaliczną do mogą być również widzialne przy małych średnicach przez odbicie świetlne. Odbicia te mogą szczególnie przeszkadzać wówczas, gdy obserwator i źródło światła znajdują się po tej samej stronie szyby. Dla uniknięcia tego rodzaju zakłócających odbić znane jest stosowanie drutów metalowych o poczernionej powierzchni. Jednakże poczernione druty dają się źle lutować z elektrycznymi elementami przewodowymi lub połączyć w inny sposób, a ponadto warstwy powierzchniowe odznaczające się absorpcynością światła często podwyższają w niepożądany sposób oporność stykową pomiędzy drutami i elementami metalowymi.

Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytworzenia odpowiedniej szyby ze szkła wielowarstwowego, która również przy użyciu drutów o warstwie powierzchniowej pochłaniającej światło zapewni dobre połączenie elektryczne pomiędzy drutami i elementami metalowymi (lub taśmami zbiorczymi).

Sposób wytwarzania złożonej z kilku warstw szyby ze szkła wielowarstwowego z drutami ułożonymi wewnątrz termoplastycznej warstwy pośredniej, w którym najpierw tworzy się pomiędzy drutami i elementami metalowymi połączenie elektryczne, po czym łączy się warstwy ze sobą przy użyciu ciepła i ciśnienia, według wynalazku polega na tym, że przed elektrycznym połączeniem z elementami metalowymi, druty nagrzewa się w miejscach łączenia, przez doprowadzenie odpowiedniej ilości miejscowo ograniczonej energii, do takiej temperatury, że przywarte na powierzchni drutu i wywołujące oporność stykową warstwy powierzchniowe ulegają usunięciu.

Korzystnie, przed złożeniem warstw tworzących szybę wielowarstwową na termoplastycznej warstwie pośredniej układa się i ustala się najpierw elementy metalowe, a następnie nad nimi druty i po położeniu drutów doprowadza się energię.

Korzystnie doprowadza się energię w miejscach połączenia przez promieniowanie laserowe.

Korzystnie stosuje się promieniowanie laserowe o emisynej długości fali mniejszej od 2,5 μ m.

Korzystnie doprowadza się energię w miejscach połączenia przez mikropłomień gazowy.

177 294

Korzystnie miejsca połączenia drutów podczas doprowadzania energii poddaje się redukującej atmosferze gazowej.

Korzystnie stosuje się elementy metalowe pokryte stopem lutowniczym, i doprowadza się energię w taki sposób, że jednocześnie z usuwaniem warstw powierzchniowych utworzony zostaje styk elektryczny pomiędzy drutami i elementami metalowymi przez stopiony stop lutowniczy.

Korzystnie połączenie elektryczne pomiędzy drutami i elementami metalowymi tworzy się przez przewodzący prąd klej.

Korzystnie sposób stosuje się do wytworzenia elektrycznie ogrzewalnej szyby ze szkła wielowarstwowego z usytuowanymi w termoplastycznej warstwie pośredniej w układzie równoległym drutami grzejnymi z wolframu, połączonymi elektrycznie z szynami zbiorczymi.

Szyba wielowarstwowa grzewcza, zawierająca warstwę pośrednią z tworzywa termoplastycznego, zaopatrzoną w sieć grzewczą z cienkich oporowych drutów metalowych, rozciągających się pomiędzy dwiema taśmami zbiorczymi, przy czym druty oporowe są zaopatrzone w warstwę powierzchniową, absorbującą światło w strefie widoczności szyby, według wynalazku charakteryzuje się tym, że druty oporowe są zaopatrzone w warstwę powierzchniową, absorbującą światło jedynie w strefie widoczności szyby, zaś są pozbawione tej warstwy powierzchniowej w strefach połączenia z taśmami zbiorczymi.

Zgodnie z wynalazkiem druty przed elektrycznym połączeniem z elementami metalowymi zostają w miejscach połączeń ogrzane tak dalece przez ściśle określone, ograniczone co do miejsca zasilanie energią, że powoduje to usunięcie przyczepionych do powierzchni drutu warstw powierzchniowych, wywołujących podwyższoną oporność stykową. Sposób ten przewiduje więc stosowanie nadal drutów o słabym odbiciu światła, zaś w miejscach przewidzianych do ich elektrycznego połączenia usunięcie warstwy powierzchniowej przez namierzone nagrzanie. Druty zachowują zatem na całej pozostałej długości swoją warstwę powierzchniową i tym samym swoją wysoką zdolność absorpcji światła.

Postępowanie zgodne z wynalazkiem powoduje, że przez odpowiednie nagrzewanie na miejscach połączeń zostają usunięte górne warstwy materiału. Chociaż sposób działania metody według wynalazku nie jest jeszcze w pełni wyjaśniony należy jednak przypuszczać, że materiał warstw górnych, przykładowo grafit i/lub tlenki metalu drutu jest przy tym albo przez szok termiczny, to znaczy przez nagłe oddziaływanie ciepła odrywany (odłupywany) i/lub spalony, albo usunięty lub unieszkodliwiony przez wyparowanie, przez pirolizę lub przez redukcję (odtlenienie) do metalu.

Zależnie od metalu użytego na drut można nagrzewać druty w miejscach połączeń do temperatury leżącej wprawdzie poniżej temperatury ich topnienia ale jednak powyżej temperatury ulatniania się odpowiednich tlenków metali. Przykładowo, dla drutu z wolframu punkt topliwości leży przy około 3400°C, podczas gdy temperatura ulatniania się trójtlenku wolframu wynosi około 1750°C.

Zasilanie energią może się odbyć przykładowo przed położeniem drutów na termoplastyczną warstwę. W· ten sposób druty zostają już przed ich ułożeniem przygotowane do połączenia elektrycznego. Przy tym istnieje możliwość powiązania procesu układania drutów z obróbką powierzchniową, kiedy podczas układania te odcinki drutu, które przewidziane są jako miejsca połączenia z elementem metalowym, przykładowo z szyną zbiorczą, zostają bezpośrednio przed ich położeniem na szynie zbiorczej zasilane energią.

Zgodnie ze szczególnie celową odmianą metody według wynalazku przed złożeniem warstw szyby wielowarstwowej, ułożone i ustalone zostają na termoplastycznej warstwie pośredniej najpierw elementy metalowe i następnie nad nimi druty. Zasilanie energią następuje dopiero po ułożeniu drutów.

Chociaż dla usunięcia warstw powierzchniowych są przeważnie wymagane bardzo wysokie temperatury, to zasilanie energią może być przeprowadzone dla drutów, które są już ułożone i ustalone na folii termoplastycznej, bez uszczerbku dla niej. Przez odpowiednie, miejscowo ograniczone zasilanie energią jest mianowicie możliwe uzyskanie z jednej strony m 294 wystarczająco wysokich temperatur dla usunięcia warstwy powierzchniowej drutów, a z drugiej strony uniknięcie zakłócającego ogrzania ich otoczenia, podczas gdy bardzo wysoka gęstość energii stosowana jest w sposób miejscowo ograniczony i tylko stosunkowo krótkotrwale.

Odbywa się to najlepiej przez to, że do obrabianych miejsc doprowadzane są krótkotrwale impulsy energii o wysokiej gęstości mocy. W ten sposób żądane ogrzanie ogranicza się do samych drutów.

Zgodnie ze szczególnie korzystną postacią sposobu według wynalazku, zasilanie energią w miejscach połączeń odbywa się przez promieniowanie laserowe, przy czym działanie laserowe może być w danym przypadku przeprowadzone w redukującej atmosferze gazowej.

Według innej odmiany wykonania, zasilanie energią odbywa się przez redukujący mikropłomień gazowy, gdzie gazem palnym jest np. wodór. Poprzez elektroniczną regulację można sterować czas działania płomienia na miejsce połączenia, a przez to i temperaturę. Przy użyciu płomieni gazowych, których długości płomienia leżą częściowo w rzędzie wielkości 1 mm lub nawet poniżej na miejsca połączeń przeniesiona zostaje tylko mała ilość ciepła w skoncentrowanej postaci. Przez to możliwe jest nagrzanie tylko samych miejsc połączeń, bez uszczerbku dla ich otoczenia.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia w widoku folię przewidzianą dla szyby ogrzewanej, wyłożoną drutami i szynami zbiorczymi, natomiast fig. 2 przedstawia w widoku fragmentarycznym i w powiększeniu folię z fig. 1, podczas zasilania energią miejsc połączeń na folii.

Przedstawiona na fig. 1 folia termoplastyczna 1 ma być następnie umieszczona wewnątrz elektrycznie ogrzewalnej szyby przedniej. Folia jest obcięta na swoje gotowe wymiary i wykonana jest zwykle z poliwinylobutyralu. Na termoplastycznej folii 1 kładzie się najpierw, równolegle do jej wzdłużnych krawędzi i w niewielkiej odległości od nich, dwie ocynowane taśmy z folii miedzianej 2, 3, jako szyny zbiorcze dla drutów 4, służących jako przewody grzejne. Taśmy 2, 3 mocowane są na folii termoplastycznej 1 przez ogrzanie. Następnie na folii 1 kładzie się druty 4. W miejscach przewidzianych do połączeń elektrycznych druty 4 leżą na szynach zbiorczych 2, 3. Druty 4 wykonane są przeważnie z poczernionego drutu wolframowego o średnicy od 20 do 50 mikronów.

Zgodna z wynalazkiem obróbka powierzchni drutów 4 odbywa się, jak to widać z fig. 2, na tych miejscach, na których leżą one na szynach zbiorczych 2, 3. Energia doprowadzana jest przy tym na miejsca połączeń przez promieniowanie laserowe, i skierowana prostopadle na szyny zbiorcze 2, 3, wiązka promieni laserowych, ze swoim ogniskiem 5, prowadzona jest w kierunku strzałki F nad szynami zbiorczymi. Wysokość doprowadzonej energii może być przy tym nastawiana w szerokich granicach przez regulację mocy promieniowania, przez zmianę czasu trwania impulsów i częstotliwości impulsów w przypadku laserów impulsowych, jak i przez zmianę szybkości ruchu promieniowania laserowego trafiającego na drut. Optymalne warunki określane są uprzednio na drodze doświadczalnej.

Dla zgodnego z wynalazkiem celu mogą być zastosowane różne lasery. Użycie laseru o długości fali emisji poniżej 2,5 μ m posiada przy tym tę zaletę, że światło lasera może być doprowadzone do żądanego miejsca przez kabel z włókna szklanego. Przy tym kabel z włókna szklanego wyposażony na końcu w odpowiednią optykę ogniskującą prowadzony jest przez tę optykę nad drutami, podczas gdy laser może pozostać usytuowany stacjonarnie. Oczywiście, można tu zastosować również odpowiednie urządzenie mechaniczne, przykładowo maszynę z suportem krzyżowym, gdzie sterowany numerycznie suport krzyżowy prowadzi optykę laserową według zadanej drogi w określonym odstępie nad odcinkami drutu, leżącymi powyżej szyn zbiorczych 2, 3.

Dla działania na miejsca połączeń stosuje się przykładowo impulsowy laser neodymowy (Nd): laser YAG (granat itrowo-aluminiowy Y3AbO 12) o długości emisyjnej fali lambda = 1,06 μm o następujących parametrach procesu technologicznego: energia impulsu 2J,

177 294 czas trwania impulsu 1 ms, częstotliwość impulsu 100 Hz i szybkość ruchu 3 m/min. Oczywiście, że przy wyższej mocy lasera szybkość ruchu można zwiększyć.

Kiedy już, w opisany powyżej sposób, powierzchnia drutów wolframowych powyżej szyn zbiorczych 2, 3 zostanie miejscowo oswobodzona od przywartej do niej warstwy powierzchniowej 4A jak np. warstwy grafitu, tlenku wolframu i innych zanieczyszczeń, na szyny zbiorcze 2, 3 położona zostaje druga, jednostronnie ocynowana taśma miedziana, stroną ocynowaną do dołu. Za pomocą kolby lutowniczej, która jest potem prowadzona nad tą drugą taśmą miedzianą zostają roztopione warstwy cyny i łączą się z oczyszczonymi odcinkami drutów wolframowych.

Zamiast powyższego można również doprowadzać do drutów energię promieniowaniem laserowym w taki sposób, że jednocześnie z powierzchniowym oczyszczeniem drutów zostanie roztopiona cyna i przez to stworzone będzie bezpośrednio połączenie lutowane pomiędzy drutami i szynami zbiorczymi.

Tak przygotowana folia termoplastyczna 1 zostaje teraz położona pomiędzy dwie szyby szklane i po usunięciu zawartego powietrza zostaje z nimi połączona w gotową szybę wielowarstwową poprzez odpowiednie oddziaływanie ciepła i nadciśnienia w autoklawie.

Szyba wielowarstwowa grzewcza, zawierająca warstwę pośrednią z tworzywa termoplastycznego, zaopatrzoną w sieć grzewczą z cienkich oporowych drutów metalowych, rozciągających się pomiędzy dwiema taśmami zbiorczymi, przy czym druty oporowe są zaopatrzone w warstwę powierzchniową, absorbującą światło w strefie widoczności szyby, natomiast są pozbawione tej warstwy powierzchniowej w strefach połączenia z taśmami, może być otrzymana poprzez zastosowanie sposobu według wynalazku.

J

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania złożonej z kilku warstw szyby ze szkła wielowarstwowego z drutami ułożonymi wewnątrz termoplastycznej warstwy pośredniej, w którym najpierw tworzy się pomiędzy drutami i elementami metalowymi połączenie elektryczne, po czym łączy się warstwy ze sobą przy użyciu ciepła i ciśnienia, znamienny tym, że przed elektrycznym połączeniem z elementami metalowymi druty nagrzewa się w miejscach łączenia, przez doprowadzenie odpowiedniej ilości miejscowo ograniczonej energii, do takiej temperatury, że przywarte na powierzchni drutu i wywołujące oporność stykową warstwy powierzchniowe ulegają usunięciu.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przed złożeniem warstw tworzących szybę wielowarstwową na termoplastycznej warstwie pośredniej układa się i ustala się najpierw elementy metalowe a następnie nad nimi druty, i po położeniu drutów doprowadza się energię.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że doprowadza się energię w miejscach łączenia przez promieniowanie laserowe.
4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że stosuje się promieniowanie laserowe o emisyjnej długości fali mniejszej od 2,5 μ m.
5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że doprowadza się energię lokalnie w miejscach łączenia przez mikropłomień gazowy.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że miejsca łączenia drutów są podczas doprowadzania energii poddaje się redukującej atmosferze gazowej.
7. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się elementy metalowe pokryte stopem lutowniczym, i że doprowadza się energię w taki sposób, że jednocześnie z usuwaniem warstw powierzchniowych utworzony zostaje styk elektryczny pomiędzy drutami i elementami metalowymi przez stopiony stop lutowniczy.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że połączenie elektryczne pomiędzy drutami i elementami metalowymi tworzy się przez przewodzący prąd klej.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się go do wytworzenia elektrycznie ogrzewalnej szyby ze szkła wielowarstwowego z usytuowanymi w termoplastycznej warstwie pośredniej w układzie równoległym drutami grzejnymi z wolframu, połączonymi elektrycznie z szynami zbiorczymi.
10. Szyba wielowarstwowa grzewcza, zawierająca warstwę pośrednią z tworzywa termoplastycznego, zaopatrzoną w sieć grzewczą z cienkich oporowych drutów metalowych, rozciągających się pomiędzy dwiema taśmami zbiorczymi, przy czym druty oporowe są zaopatrzone w warstwę powierzchniową, absorbującą światło w strefie widoczności szyby, znamienna tym, że druty oporowe są zaopatrzone w warstwę powierzchniową, absorbującą światło jedynie w strefie widoczności szyby, zaś są pozbawione tej warstwy powierzchniowej w strefach połączenia z taśmami zbiorczymi.