本发明按照其类型涉及按照权利要求1的前序部分所述的具有可电加热的覆层的透明片材。
另外,本发明涉及用于制造透明片材的方法。
此外,本发明涉及透明片材的应用。
背景技术:
具有电加热层的透明片材本身可能是已知的,并且已经多次在专利文献中得以描述。就此而言,应仅示例性地参照德国的公开文献DE 102008018147 A1和DE 102008029986 A1。在机动车中,所述片材经常被用作挡风玻璃,因为中间视野基于法定规定除了加热导线外丝毫不允许具有视线限制。通过由加热层产生的热量可以在短时间内去除冷凝的湿气、冰和雪。大多数情况下,这样的片材被制造为复合片材,在所述复合片材中2个单片材通过热塑性粘合层彼此连接。加热层可以被施加到单片材的内表面之一上,但是其中所述加热层位于载体上的构造也是已知的,所述载体布置在两个单片材之间。
加热层通常与至少一对条状或者带状的集电极(汇流排“Busbar”)电连接,所述集电极应该将加热电流尽可能均匀地导入覆层中并且宽广地进行分布。为了片材的引入注目的美观外表,不透光的集电极由不透明的掩蔽条覆盖。
一般而言,可以通过公式描述可加热的覆层的比加热功率Pspec,其中U是馈电电压,R□是覆层的表面电阻并且D是两个集电极之间的间隔。在当前在工业批量生产中所使用的材料情况下,覆层的表面电阻R□处于几欧姆每面积单位(Ω/□)的数量级中。
为了利用在机动车中按标准可供使用的、从12到24V的车载电压获得对于所期望的目的令人满意的加热功率,集电极应该具有彼此间尽可能小的间隔D。鉴于以下事实,即可加热的覆层的电阻R随着电流路径的长度而增大,并且因为车辆片材通常比高更宽,所以集电极通常沿着上和下片材边缘布置,使得加热电流可以经由片材高度的较短的通路流动。
现在,具有电加热层的片材相对强烈地屏蔽电磁辐射,使得尤其在具有可加热的挡风玻璃的机动车中,无线电数据业务可能显著地受影响。因此,可加热的挡风玻璃经常被配备无覆层区(“通信窗口或者传感器窗口”),所述无覆层区至少对于电磁频谱的确定的范围是良好可穿透的,以便能够以这种方式实现顺利的数据业务。电子装置、例如传感器等等经常所处在的无覆层区通常布置在上片材边缘附近,在这里所述无覆层区可以由上面的掩蔽条良好地覆盖。
然而,无覆层区影响加热层的电特性,这至少局部地对流过加热层的加热电流的电流密度分布产生影响。实际上,所述无覆层区引起强烈不均匀的加热功率分布,其中加热功率在无覆层区以下以及在其周围环境中明显地减小。另一方面,具有特别高的电流密度的部位出现(热点“Hot Spots”),其中加热功率强烈地被增大。因此可能出现非常高的局部片材温度,所述片材温度表示燃烧的危险并且对片材强加大的热应力。此外,附件的粘接部位可能由此脱落。
专业人士已经试图通过成形加热场和/或汇流线和/或装入第三汇流线来消除这些问题。
因此例如由英国专利申请GB 2381179A已知一种可加热的挡风玻璃,其加热层被划分成至少两个场或区(Zone),所述场或区通过未经涂布的区域彼此分离。无覆层的通信窗口位于覆层的中央区中。在装入状态下在上面的汇流线围绕通信窗口的三个边缘(水平的下边缘和两个彼此平行地伸展的竖直的侧边缘)被引导。汇流线的、沿着两个侧边缘伸展的分段通过两个未经涂布的区域被引导,所述区域将中央区与两个位于其侧面的区分离。
由国际专利申请WO 2011/006743 A1已知一种可加热的挡风玻璃,所述挡风玻璃在透明的衬底上具有导电覆层、两个电汇流带(Sammelband)、至少一个位置上受限的、与覆层划界的区域和在该区域之内具有作为通信窗口的无覆层的区域。被划界的区域至少部分地通过在覆层上的、至少两个平行于等电位线伸展的、经由至少一个欧姆电阻连接的电流汇集区域(Stromsammelbereich)和至少两个平行于电场线伸展的电绝缘分离线来限制。
由欧洲专利申请EP 2 334 141 A1同样地已知一种具有可加热的通信窗口的经涂布的片材。在通信窗口的无覆层的区域中施加至少一个具有两个极的加热导体,其中第一极与导电透明覆层电连接并且第二极与上述的覆层或电流汇集带电连接。
由国际专利申请WO 2012/031907 A1和WO 2012/031908 A1同样地已知具有可电加热的覆层的透明片材,所述片材与至少两个第一电极电连接,使得通过施加馈电电压,加热电流流经在两个第一电极之间构成的加热场,其中所述第一电极被设置用于与电压源的两个极电连接。在此,加热场具有至少一个作为通信窗口的无覆层区,所述无覆层区由至少逐段地由区边缘限制,所述区边缘由可加热的覆层构成。此外,片材具有第二电极,所述第二电极被设置用于与电压源的一个极连接。该第二电极拥有至少一个至少逐段地布置在无覆层区中的引线片段和一个或者多个与引线片段连接的连接片段。在此,连接片段分别从无覆层区出发越过区边缘的边缘片段延伸。边缘片段由加热场的以下片段构成,所述片段位于无覆层区和第一电极之间,所述第一电极被设置用于与电压源的另一极连接。
在一种实施方式中,引线片段由至少两个彼此分离的引线部分组成,所述引线部分分别具有耦合适配器,所述耦合适配器与可加热的覆层电连接。在此,两个耦合片段被布置,使得所述两个耦合片段通过可加热的覆层以电流方式耦合。
上面提及的专利文献的内容通过参考完全是本说明书的组成部分。
可加热的片材的所述已知的配置已经带来显著的进步。然而已知的配置在可加热的片材的情况下不能令人满意地解决上面所描绘的局部过热问题,所述已知的配置具有特别大的通信窗口和/或黑色边缘覆层的在几何形状上特别要求高的设计。
技术实现要素:
与此相对地,本发明的任务在于:改进已知的这种类型的片材,使得片材能够以至少近似均匀的加热功率分布来加热,并且不再具有由黑色边缘覆层的在几何形状上特别要求高的新设计和/或由特别大的通信窗口引起的热点。根据本发明的建议,通过具有独立专利权利要求的特征的透明片材解决所述任务和其他任务。通过从属权利要求的特征说明本发明的有利的扩展方案。
在按照本发明的片材的一种有利的扩展方案中,第一片材的表面经由热塑性中间层与第二片材以平面的方式连接,其中可电加热的覆层布置在所述第一片材上。
基本上所有电绝缘衬底都适合作为第一和必要时第二片材,所述衬底在制造和应用按照本发明的片材的条件下是热和化学稳定的以及尺寸稳定的。
第一片材和/或第二片材优选地包含玻璃、特别优选地平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅玻璃、钠钙玻璃,或透明塑料、优选地刚性透明塑料、尤其聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、 聚酰胺、聚酯、聚氯乙烯和/或其混合物。第一片材和/或第二片材优选地是透明的,尤其对于将片材作为车辆的挡风玻璃或后窗玻璃的应用或者其中期望高的光透射的其他应用是透明的。以下片材于是被理解为在本发明的意义上透明的,所述片材具有在可见光谱范围中>70%的透射。但是对于不位于驾驶员的交通相关的视野内的片材、例如对于天窗玻璃,透射也可以小得多,例如>5%。
按照本发明的片材的厚度可以宽泛地改变,并且如此出色地被适配于单个情况的需求。优选地使用具有1.0 mm至25 mm、优选地1.4 mm至2.5 mm的标准厚度的片材用于车辆玻璃并且具有优选地4 mm至25 mm的标准厚度的片材用于家具、设施和建筑物,尤其用于电加热体。片材的大小可以宽泛地改变,并且视按照本发明的应用的大小而定。第一片材和必要时第二片材例如在车辆制造业和建筑领域中具有200 cm2直至20 m2的常见面积。
按照本发明的片材可以具有任意的三维形状。优选地,三维形状没有阴影区,使得所述三维形状例如可以通过阴极溅射被涂布。优选地,衬底是平坦的或者轻微地或者强烈地朝空间的一个方向或者多个方向弯曲。尤其使用平坦衬底。所述片材可以是无色的或者有色的。
通过至少一个中间层将多个片材彼此连接。中间层优选地包含至少一种热塑性塑料、优选聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。但是,热塑性中间层例如也可以包含例如聚氨酯(PU)、聚丙烯(PP)、聚丙烯酸酯、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚醋酸酯树脂(Polyacetatharz)、浇铸树脂、丙烯酸酯、氟化乙烯-丙烯、聚氟乙烯和/或乙烯-四氟乙烯或者其共聚物或者混合物。所述热塑性中间层可以由一个或者也由多个相叠地布置的热塑性薄膜构造,其中热塑性薄膜的厚度优选地为0.25mm至1mm,典型地0.38mm或者0.76mm。
在由第一片材、中间层和第二片材组成的本发明复合片材的情况下, 可电加热的覆层可以直接地被施加在第一片材上,或者被施加到载体薄膜上或者被施加到中间层本身上。第一片材和第二片材分别具有内侧表面和外侧表面。第一和第二片材的内侧表面互相朝向并且经由热塑性中间层彼此连接。第一和第二片材的外侧表面彼此背离,并且与热塑性中间层背离。导电的覆层被施加在第一片材的内侧表面上。当然,另一导电的覆层也可以被施加在第二片材的内侧表面上。片材的外侧表面也可以具有覆层。术语“第一片材”和“第二片材”被选择用于在按照本发明的复合片材的情况下区别两个片材。关于几何布置的陈述不与所述术语关联。如果按照本发明的片材例如对此被设置用于在例如车辆或者建筑物的开口中将内部空间相对于外部周围环境分开,那么第一片材可以朝向内部空间或者外部周围环境。
按照本发明的片材包括导电的、可加热的透明覆层,所述覆层至少在片材面的主要部分上、尤其在其视野上延伸。可电加热的覆层与至少两个、尤其两个被设置用于与电压源的两个极电连接的集电极电连接,使得通过施加馈电电压,加热电流流经在两个集电极之间形成的加热场。典型地,两个集电极分别以条状或者带状电极或者汇流条或者汇流排的形式被构造用于在可加热的覆层中导入电流并且宽泛地进行分布。为此目的,所述集电极与加热层以电流方式(galvanisch)连接。
在一种有利的扩展方案中,集电极被构造为压印的和煅烧的导电结构。压印的集电极优选地包含至少一种金属、金属合金、金属化合物和/或碳,特别优选地贵金属并且尤其银。用于制造集电极的印刷膏优选地包含金属性粒子、金属粒子和/或碳,并且尤其贵金属粒子、如银粒子。导电性优选地由导电粒子获得。粒子可以位于有机的和/或无机的基质、例如膏或者墨水中,优选地作为具有玻璃粉的印刷膏。
压印的集电极的层厚优选地为5μm至40μm,特别优选地8μm至20μm,并且完全特别优选地8μm至12μm。具有所述厚度的压印的集电极可以在技术上简单地来实现,并且具有有利的载流能力。
优选地,集电极的比电阻ρa为0.8μOhm·cm至7.0μOhm·cm并且特别优选地1.0μOhm·cm至2.5μOhm·cm。具有该范围中的比电阻的集电极可以在技术上简单地来实现,并且具有有利的载流能力。
但是可替代地,集电极也可以被构造为导电薄膜的条。集电极于是例如至少包含铝、铜、镀锡的铜、金、银、锌、钨和/或锡或者其合金。条优选地具有10μm至500μm、特别优选地30μm至300μm的厚度。由具有所述厚度的导电薄膜组成的集电极可以在技术上简单地来实现,并且具有有利的载流能力。条可以例如经由焊料物质(Lotmasse)、经由导电粘合剂或通过直接放置与导电结构导电地连接。
本发明片材的导电的、可加热的覆层可以被划分成加热场、也即可电加热覆层的可加热的部分和在所提到的加热场之外的区域,所述加热场位于两个集电极之间,使得加热电流可以被导入。
例如由DE 20 2008 017 611 U1、EP 0 847 965 B1或WO2012/052315 A1已知可电加热的覆层。所述覆层典型地包含一个或多个、例如两个、三个或四个导电功能层。功能层优选地包含至少一种金属,例如银、金、铜、镍和或铬或金属合金。功能层特别优选地包含至少90 重量百分比(Gew.%)的金属、尤其至少99.9 重量百分比的金属。功能层可以由金属或金属合金组成。功能层特别优选地包含银或含银的合金。这样的功能层在同时在可见光谱范围内高的透射的情况下具有特别有利的导电性。功能层的厚度优选地为5 nm至50 nm、特别优选地8 nm至25 nm。在功能层的厚度的所述范围内,达到在可见光谱范围内的有利地高的透射和特别有利的导电性。
典型地分别在可加热的覆层的两个相邻的功能层之间布置至少一个介电层。优选地在第一功能层之下和/或在最后一个功能层之上布置另一个介电层。介电层包含至少一个由介电材料构成的单层,所述介电材料例如包含氮化物、例如氮化硅或氧化物、例如氧化铝。但是,介电层也可以包括多个单层,例如一种介电材料的单层、平滑层、匹配层、阻挡层和/或增透层。介电层的厚度例如为10 nm至200 nm。
所述层构造一般通过一系列沉积过程得到,所述沉积过程通过真空方法、例如磁场增强阴极溅射来执行。
其他合适的导电覆层优选地包含氧化铟锡(ITO)、掺杂氟的氧化锡(SnO2:F)或掺杂铝的氧化锌(ZnO:Al)。
原则上,可加热的覆层可以是每种应该被电接触的覆层。如果按照本发明的片材应该能够实现如例如在窗户区域中的片材的情况下的透视,那么导电覆层优选地是透明的。可加热的覆层优选地对于电磁辐射是透明的,特别优选地对于波长为300至1300 nm的电磁辐射和尤其对于可见光是透明的。
在一种有利的扩展方案中,可加热的覆层是一个层或具有总厚度小于或等于2 μm、特别优选地小于或等于1 μm的多个单层的层构造。
有利的可加热的覆层具有0.4 Ω/□至10 Ω/□的表面电阻。在一种特别优选的扩展方案中,按照本发明的导电覆层具有0.5 Ω/□至1 Ω/□的表面电阻。具有这种表面电阻的覆层特别适合用于在典型车载电压为12 V至48 伏特的情况下或在具有直至500 V的典型车载电压的电动车辆的情况下对车辆片材进行加热。
可加热的覆层可以在第一片材的整个表面上延伸。但是可替代地,可加热的覆层也可以仅在第一片材的表面的一部分上延伸。可加热的覆层优选地在第一片材的内侧表面的至少50%上、特别优选地在至少70%上和完全特别优选地在至少90%上延伸。
在作为复合片材的本发明片材的一种有利的扩展方案中,第一片材的内侧表面具有环绕的边缘区域,所述边缘区域具有2 mm至50 mm、优选地5 mm至20 mm的宽度,所述边缘区域不配备导电覆层。导电覆层于是与大气没有接触并且在片材的内部中通过热塑性中间层有利地被保护免受损坏和腐蚀。
在按照本发明的片材中,加热场包含至少一个无覆层区,在所述无覆层区中不存在可加热的覆层。无覆层区由至少逐段地由可加热的覆层构成的区边缘限制。
无覆层区尤其拥有环绕的区边缘,所述区边缘完全由可加热的覆层构成。
然而区边缘可以转入到可加热的覆层的环绕的覆层边缘中,使得无覆层区直接与本发明片材的、环绕片材边缘的无覆层的边缘条连接。
无覆层区可以具有最不同的外形。因此,外形可以是具有倒圆角和/或弯曲边的正方形的、矩形的、梯形的、三角形的、五角形的、六角形的、七角形的或八角形的以及是圆形的、卵形的、滴状的或椭圆形的。外形线可以具有直线的、波浪形的、之字形的和/或锯齿形的走向。可以在同一无覆层区中实现所述几何特征中的多个。
无覆层区尤其用作通信窗口,所述通信窗口对于电磁辐射、尤其IR辐射、雷达辐射和/或无线电辐射是可穿透的。此外,在通信窗口中也可以放置传感器、例如雨水传感器。
例如可以在将加热层施加到衬底上时通过掩蔽或者在施加可电加热的覆层之后通过去除加热层、例如通过机械和/或化学剥蚀和/或通过借助于利用电磁辐射照射、尤其激光照射剥蚀来制造无覆层区。
根据本发明的建议,透明片材主要特点在于,所述片材具有至少一个、尤其一个被设置用于与电压源的一个极电连接的附加电极或第三汇流排,所述附加电极或第三汇流排至少逐段地、尤其仅以一个电极片段被布置在无涂区中并且与可电加热的覆层电连接,使得在施加馈电电压时,加热电流的一部分流经加热场的加热场片段,所述加热场片段位于附加电极或无覆层区和被设置用于与电压源的另一极连接的集电极之间。
优选地,附加电极中的至少一个或所述一个附加电极被划分成至少两个、尤其两个彼此分离的子区域。
优选地,所述至少一个附加电极或附加电极的所述至少两个彼此分离的子区域沿着至少一个无覆层区的、在本发明片材的装入状态下在下面的区边缘延伸。“沿着”意味着:附加电极或其子区域几乎平行于或精确平行于下面的区边缘伸展。
如果附加电极或其至少两个彼此分离的子区域布置在无覆层区中,使得在加热场的区边缘和附加电极或其子区域之间的面仍然是无覆层的,那么附加电极与加热场片段的电连接借助于至少两个、优选地至少三个、优选地至少四个以及尤其至少五个连接片段实现。如果附加电极被划分成至少两个、尤其两个彼此分离的子区域,那么至少一个子区域、尤其所有子区域拥有至少两个、优选地至少三个、优选地至少四个和尤其至少五个连接片段。
连接片段可以有直的条或者具有弯曲的条的形状,所述条的长度大于其宽度。
但是,如果附加电极或其子区域例如波浪形地、之字形地或曲折形地伸展,连接片段也可以由所述附加电极或其子区域的隆起和/或突出部构成,使得所述连接片段逐段地触碰加热场。
连接片段从附加电极或其彼此分离的子区域延伸到加热场在附加电极或其子区域与相反地充电的集电极、尤其在本发明片材的装入状态下在下面的集电极之间的加热场片段中。
优选地,附加电极或附加电极的至少两个彼此分离的子区域经由两个集电极中的一个、尤其经由在本发明片材的装入状态下在上面的集电极与电压源的一个极电连接。
按照本发明,两个集电极中的至少一个、尤其一个被划分成至少两个、尤其两个彼此分离的子区域。
至少一个、尤其一个电流供给线路从相应集电极的至少两个、尤其两个子区域中的每一个分别通向至少一个、尤其一个附加电极。
然而可以经由至少一个、尤其一个电流供给线路将至少一个、尤其一个集电极的至少两个、尤其两个彼此分离的子区域中的每一个分别与附加电极的至少一个、尤其一个子区域电连接。在此,经由加热场在附加电极或者其子区域和相反地充电的集电极、尤其在本发明片材的装入状态下在下面的集电极之间的加热场片段进行在附加电极的子区域之间的电流方式连接或者耦合。
按照本发明,至少一个、尤其所有的电流供给线路至少逐段地被布置:
-在至少一个无覆层区中,
-在无覆层的边缘条中、尤其在与集电极直接相邻的无覆层的边缘条中,
-在可电加热的覆层在加热场之外的至少一个子区域中、尤其在至少两个子区域中、尤其与集电极直接相邻的子区域中,和/或
-在至少一个无覆层区的、由可加热的覆层构成的区边缘处和/或中。
优选地,电流供给线路中的至少一个或者尤其所有电流供给线路占优势地或者完全地布置在无覆层的边缘条和/或至少一个无覆层区中。
“占优势地”意味着:电流供给线路在覆层在加热场之外的子区域上或者中仅伸展短的线段、优选地仅在其总长度的5至<50%、特别优选地5至40%并且尤其5至30%的线段上伸展。
在此优选地,电流供给线路逐段地伸展通过无覆层区的、在本发明片材的装入状态下在上面的区域,或者只要至少一个其他无覆层区靠近地布置、尤其布置在第一无覆层区上方,就伸展通过该其他无覆层区。
特别优选地,在此电流供给线路逐段地伸展通过无覆层区的上面区域,所述上面区域直接地与环绕的无覆层的边缘条邻接。
此外优选地,至少两个电流供给线路逐段地沿着至少一个无覆层区的、在透明片材的装入状态下侧面的区边缘延伸,其中“沿着”具有之前说明的含义。至少两个电流供给线路在所述线段上尤其与覆层的区边缘、尤其与由加热场构成的区边缘没有电接触。
电流供给线路的长度可以宽泛地改变,并且因此出色地被适配于单个情况的需求。
同样地,电流供给线路的宽度可以宽泛地改变,并且同样出色地被适配于单个情况的需求。
电流供给线路可以逐段地直线地、弯曲地、波浪状地、锯齿状地和/或曲折形地伸展。
按照本发明,在单个情况中选择电流供给线路的长度和宽度以及形状、尤其长度和宽度,使得附加电极或者其子区域具有这样的电压,使得在加可加热的覆层的加热场和加热场片段的与所述附加电极或者其子区域和无覆层区相邻的区域中出现以下温度,所述温度与剩余的被加热的覆层的温度仅轻微地偏离、优选地仅偏离5至50℃、尤其是仅偏离5至40℃并且理想地甚至不偏离。
更准确地说,一方面通过附加电极的长度设定电势、尤其在加热场的连接部位处的电势,使得尽可能多的电流流经附加电极。另一方面,仅允许如此多的电流流动,使得附加电极和其直接的周围环境不过热,以便避免热点的形成。因此,附加电极的电势或者电阻理论上也可以仅经由其宽度相应地被适配。但是在该情况下可能发生以下问题:整个电压降必须仅在非常短的附加电极上被消除,这将会导致附加电极本身过热。然而按照本发明可以通过尽可能长的电流供给线路解决该问题,所述电流供给线路防止过热。
优选地,电流供给线路由与集电器相同的导电材料构成。
通过按照本发明布置集电极、附加电极和电流供给线路,总共引起加热功率的近似均匀的分布,并且有效地防止具有减少的或者提高的加热功率的部位(热点)的形成。
因此,也可以通过按照本发明的布置,在本发明片材的无覆层区的区域中有效地防止由冰和/或冷凝水组成的沉淀物的形成。
集电极通过一个或多个引线被电接触。引线优选地被构造为柔性的薄膜导体或者扁平导体或者扁平带状导体。引线被理解为电导体,所述电导体的宽度明显地大于其厚度。这样的扁平导体例如是条或者带,所述条或带包含铜、镀锡的铜、铝、银、金或者其合金或者由它们组成。扁平导体例如具有2mm至16mm的宽度和0.03mm至0.1mm的厚度。扁平导体可以具有绝缘的、优选地聚合的、例如基于聚酰亚胺的包皮。适合用于接触片材中的导电覆层的扁平导体仅具有例如0.3mm的总厚度。这样薄的扁平导体可以无困难地在各个片材之间被嵌入在热塑性中间层中。多个彼此电绝缘的导电层可以位于扁平导体带中。
可替代地,薄金属导线也可以被用作电引线。金属导线尤其包含铜、钨、金、银或者铝或者这些金属中的至少两种的合金。合金也可以包含钼、铼、锇、铱、钯或者铂。
在按照本发明的片材中,至少一个集电极的至少两个子区域经由至少一个导电连接部分与至少一个扁平导体导电地连接,所述扁平导体连接到电压源。在此,至少一个扁平导体和至少一个连接部分以与至少两个电流供给线路电绝缘的方式布置。
扁平导体可以通过平坦的金属条、尤其铜条与连接部分连接。
可以通过空间分离进行电绝缘,其方式是,连接到共同的电压源的扁平导体被分配给至少一个集电极的每一个子区域。
然而在按照本发明的片材的一钟实施方式中,至少一个集电极的两个子区域可以经由共同的连接部分与仅仅一个扁平导体导电地连接。在该情况下,在扁平导体和连接部分一方与至少两个电流供给线路另一方之间的电绝缘借助于在扁平导体和连接部分一方与至少两个电流供给线路另一方之间的电绝缘层、尤其借助于条状电绝缘层实现。电绝缘层、尤其条状电绝缘层将连接部分与至少两个电流供给线路的交叉点覆盖。
优选地,所述布置总共具有由以下相叠地放着的层组成的层状构造:
-片材,
-电流供给线路的、由绝缘体覆盖的片段,
-覆层在加热场之外的与电流供给线路相邻的子区域,其中电绝缘层的彼此相对的边与所述子区域的区边缘毗邻,
-放在电绝缘层上的扁平导体,
-集电极的子区域,以及
-与其电连接的连接部分。
所述布置的主要优点是,仅还需要一个用于对集电极的两个子区域进行供给的扁平导体,这显著地简化本发明片材的制造。
在按照本发明的片材的一种优选实施方式中,集电极、所述一个或多个扁平导体、所述一个附加电极或所述多个附加电极、电流供给线路以及无覆层区所布置在的区域部分地或者完全地通过常见的和已知的不透明的或者不透光的掩蔽条光学地被掩蔽。优选地,掩蔽条被着色成黑色的。优选地,掩蔽条的半成品通过丝网印刷被涂敷到商未涂布的片材上,然后经涂敷的层被煅烧。
可以以常见的和已知的方式制造按照本发明的片材。优选地,借助于按照本发明的方法制造所述片材。
按照本发明的方法包括以下方法步骤:
(A)制造可电加热的覆层,
(B)在覆层和加热场中制造至少一个无覆层区,
(C)构造至少两个集电极,所述集电极设置有电压源的两个极,所述集电极与可电加热的覆层电连接,使得通过施加馈电电压,加热电流流经位于两个集电极之间的加热场,其中两个集电极中的至少一个以划分成至少两个彼此分离的子区域的方式来实施,
(D)制造至少一个被设置用于与两个集电极中的至少一个电连接的附加电极,和/或制造至少一个附加电极的至少两个彼此分离的子区域,和
(E)制造至少两个电流供给线路,所述电流供给线路将至少一个附加电极和/或其至少两个子区域的各一个分别与集电极中的至少一个集电极的至少两个彼此分离的子区域中的至少一个电连接,其中至少两个电流供给线路中的至少一个至少逐段
-在至少一个无覆层区中和/或
-在无覆层的边边缘条中和/或
-在覆层在加热场之外的至少一个子区域中和/或
-在至少一个无覆层区的由覆层构成的区边缘处和/或中伸展地来制造。
在按照本发明的方法的一种特别优选的实施方式中,方法步骤(C)、(D)和(E)同时被执行。优选地,在此情况下使用丝网印刷方法。
详细地,在方法步骤(A)中可以通过本身已知的方法、优选地通过磁场增强阴极溅射来施加导电的、可加热的覆层。如果按照本发明的片材被设计为复合片材,这在第一片材的简单的、快速的、成本低的和均匀的涂布方面是特别有利的。但是,也可以例如通过气相沉积、化学气相沉积(chemical vapour deposition,CVD)、等离子体增强气相沉积(PECVD)或者通过湿化学方法施加导电的、可加热的覆层。
第一片材在方法步骤(A)之后可以遭受温度处理。在此,具有导电的、可加热的覆层的第一片材被加热到至少200℃、优选地至少300℃的温度。温度处理可以用于提高透射和/或减少导电覆层的表面电阻。
可以在方法步骤(A)之后典型地在500℃至700℃的温度下使第一片材弯曲。因为对平的片材进行涂布在技术上更简单,所以当第一片材应当被弯曲时所述行动是有利的。但是可替代地,例如当导电覆层不适合于无损伤地经受弯曲过程时,第一片材也可以在方法步骤(A)之前被弯曲。
在方法步骤(C)中集电极的施加和在方法步骤(E)中电流供给线路的施加优选地通过以丝网印刷方法或者喷墨方法来压印和煅烧导电膏来进行。可替代地,集电极和电流供给线路可以作为导电薄膜的条被施加、优选地安放、焊接或者粘合到导电的可加热的覆层上。
在丝网印刷方法的情况下,通过掩蔽织物进行横向成形,其中具有金属粒子的印膏通过所述织物被印刷。例如可以通过掩蔽的适当成形特别简单地预先给定和改变集电极的宽度。
在方法步骤(B)中,优选地通过以机械方式剥蚀在方法步骤(A)中所制造的可加热的覆层来制造无覆层区。也可以通过利用适当的化学试剂处理和/或通过利用电磁辐射照射代替或者补充机械剥蚀。
按照本发明的方法的一种有利的改进方案至少包括以下其他步骤:
-将热塑性中间层布置在第一片材的经涂布的表面上,并且将第二片材布置在热塑性中间层的上,和
-经由热塑性中间层将第一片材和第二片材连接。
在所述方法步骤中,第一片材被布置,使得其配备有可加热的覆层的该表面朝向热塑性中间层。由此,该表面变成第一片材的内侧表面。
热塑性中间层可以由单独的或者也由两个或者多个热塑性薄膜构造,所述热塑性薄膜按平地相叠地被布置。
优选地在热、真空和/或压强作用下连接第一和第二片材。可以使用用于制造片材的本身已知的方法。
例如在大约10巴至15巴的提高的压强和130℃至145℃的温度下在大约2小时期间执行所谓的压热法(Autoklavverfahren)。本身已知的真空袋方法或者真空环方法例如在大约200mbar和80℃至110℃下工作。第一片材、热塑性中间层和第二片材也可以在压延机中在至少一个辊对之间被挤压成一个片材。这种类型的设施已知用于制造片材,并且在冲压车间之前通常拥有至少一个加热隧道。在压制过程期间的温度例如为40℃至150℃。压延机方法和压热法的组合在实践中证明是特别的。可替代地,可以使用真空层压机。所述真空层压机由一个或多个可加热的和可抽空的室组成,其中在例如大约60分钟之内在0.01mbar至800mbar的减小的压强以及80℃至170℃的温度下对第一片材和第二片材进行层压。
按照本发明的片材、尤其借助于本发明方法制造的本发明片材可以突出地作为功能性和/或装饰性单件和/或作为构件在家具、设备和建筑物中以及用于在地上、空中或者水中推挤的推进装置中、尤其在机动车辆中例如作为挡风玻璃、后窗玻璃、侧窗玻璃和/或玻璃天窗来使用。优选地,按照本发明的片材被实施为车辆挡风玻璃或者车辆侧窗玻璃。
可理解的是,上面提到的和以下进一步阐述的特征可以不仅以已说明的组合和配置、而且以其他组合和配置或者独自地被使用,而不偏离本发明的范围。
附图说明
现在根据实施例进一步阐述本发明,其中参考附图。以简化的不按比例的图示:
图1示出按照本发明的挡风玻璃的示例性扩展方案的俯视图;
图2示出按照本发明的挡风玻璃的另一示例性扩展方案的俯视图;
图3示出按照本发明的挡风玻璃的另一示例性扩展方案的俯视图;
图4示出按照本发明的挡风玻璃的另一示例性扩展方案的主要的一小部分的俯视图;
图5示出通过按照图1至4的本发明挡风玻璃的一小部分的竖直截面的图示;
图6示出按照图1至4的挡风玻璃的一小部分的透视截面图;
图7示出通过按照图1的本发明挡风玻璃的一小部分的竖直截面的图示;
在图1至7中,所述附图标记具有以下含义:
1 挡风玻璃
2 外片材
3 内片材
4 粘合层
5 片材边缘
6、6` 第一侧
7、7` 第二侧
8 覆层
8`、8``覆层8在加热场12之外的子区域
9 无覆层的边缘条
10 覆层边缘
11、11``` 集电极
11`、11`` 集电极11的子区域
12 集电极11和11```之间的加热场
13、13` 掩蔽条
13`` 掩蔽条的边缘
14 无覆层区
14` 无覆层区14的在挡风玻璃1的装入状态下在上面的区域
14`` 无覆层区14的在挡风玻璃1的装入状态下在下面的区域
15附加电极
15`、15`` 附加电极15的子区域
16、16` 电流供给线路
17 无覆层区14的、由可加热的覆层8构成的区边缘
17`、17`` 无覆层区14的在挡风玻璃1的装入状态下在侧面的区边缘
17``` 无覆层区14的在挡风玻璃1的装入状态下在下面的区边缘
17````无覆层区14的在挡风玻璃1的装入状态下在上面的区边缘
18、18` 至电压源的一个极的扁平导体
19、19` 在扁平导体18、18`与至集电极11、11`的连接部分20、20`之间的铜连接
20、20` 在扁平导体18或者铜连接19、19`与集电极11的子区域11`和 11``之间的连接部分
21、21` 连接片段
22 加热场12在附加电极15或者其子区域15`和15``与集电极11```之间的加热场片段
23 电绝缘层。
具体实施方式
图1
图1示出从内侧看机动车辆的透明挡风玻璃1。这里,挡风玻璃1例如被实施为复合玻璃片材,其构造根据通过图5中的挡风玻璃1的一小部分的竖直截面的图示并且根据图6中的挡风玻璃1的片段的透视截面图予以阐明。
相应地,挡风玻璃1包括两个刚性的单片材(Einzelscheibe),即外片材2和内片材3,所述两个单片材通过热塑性粘合层4、这里例如聚乙烯醇缩丁醛薄膜(PVB)、乙烯-醋酸乙烯酯薄膜(EVA)或者聚氨酯薄膜(PU)附着牢固地(haftfest)彼此连接。所述两个单片材2、3大致是相同大小和形状的,并且例如可以具有梯形的弯曲轮廓,这在图中未进一步示出。所述单片材例如由玻璃制成,其中所述单片材例如也可以由非玻璃材料、例如塑料构建。对于与挡风玻璃不同的应用,也会可以由柔性材料制造两个单片材2、3。挡风玻璃1的轮廓由对于两个单片材2、3共同的片材边缘5得出,其中挡风玻璃1在上面和下面拥有两个彼此相对的第一侧6和6`,以及在左边和右边拥有两个彼此相对的第二侧7、7`。
如在图5和6中示出的,在内片材3的与粘合层4连接的侧上沉积透明的可电加热的覆层8。这里,可加热的覆层8例如基本上全面地被施加在内片材3上,其中在所有侧环绕的边缘条9不被涂布,使得可加热的覆层8的覆层边缘10相对于片材边缘5向内往回偏移(rückversetzt)。由此,引起可加热的覆层8向外电绝缘。此外,可加热的覆层8被保护免受从片材边缘5传播的腐蚀。
以已知的方式,可加热的覆层8包括未示出的层序列,所述层序列具有至少一个可电加热的金属子层、优选地银以及必要时其他子层、例如抗反射层和阻挡层(Blockerschichten)。有利地,层序列在热学上是高度可负载的,使得所述层序列经受住用于使玻璃片材弯曲所需要的、典型地大于600℃的温度而无损坏,但是其中也可以设置在热学上微小地可负载的层序列。可加热的覆层8同样地可以作为金属单层被施加。同样可设想的是,不直接地将可加热的覆层8施加到内片材3上,而是首先将所述可加热的覆层8 施加在载体、例如塑料薄膜上,接着将所述载体与外片材和内片材2、3粘接。可替代地,可以将载体薄膜与粘合薄膜(例如PVB薄膜)连接,并且作为三层装置(三层(Trilayer))与内片材和外片材2、3粘接。可加热的覆层8优选地通过溅射或者磁控管阴极溅射被施加到内片材或者外片材2、3上。
如在图1中示出的,可加热的覆层8与第一侧6、6`邻接地、也即上面的和下面的片材边缘5处与带状的上集电极或汇流排11和带状的下集电极11```导电地连接,并且为此目的与两个集电极11、11```例如以电流方式耦合。上集电极11被设置用于与未示出的电压源的一个极连接。相反极性的两个集电极11、11```用于均匀地将加热电流导入到可加热的覆层8的、处于所述两个集电极11、11```之间的加热场中并且对其进行分布。两个集电极11、11```例如被印刷到可电加热的覆层8上,并且分别具有至少近似直线的走向。
按照本发明,上集电极11被划分成两个彼此分离的子区域11`和11``。
电流供给线路16、16`分别从两个子区域11`和11``中的每一个伸展到附加电极15。在此,电流供给线路16、16`在短的线段上伸展通过在两个子区域11`和11``上方的、处于加热层12之外的子区域8`和8``。之后,电流供给线路16、16`在长的线段上伸展通过与挡风玻璃1的上侧6邻接的无覆层的边缘条9直至无覆层区14的上面区域14`。两个电流供给线路16、16`在无覆层区14之内从那里沿着由可加热的覆层8构成的侧面区边缘17`和17``伸展到附加电极15,所述附加电极15被布置在无覆层区14的下面的区边缘17```处,使得所述附加电极15与加热场12在附加电极15和下集电极11```之间的加热场片段22以电流方式耦合。
这里,无覆层区例如具有至少近似矩形的轮廓。所述无覆层区由区边缘17`、17``和17```限制。在所述无覆层区的上区域14`中,所述无覆层区转入无覆层的边缘区域9。所述无覆层区至少对于电磁频谱的一部分(例如IR辐射、在超短波范围、短波范围和长波范围中的无线电波)是可穿透的,以便能够实现通过挡风玻璃1的顺利的数据业务。无覆层区14例如可以在将可加热的覆层8施加到内片材3上时通过先前的掩蔽来制造。可替代地,在施加可加热的覆层8之后,也可以通过例如借助于蚀刻或者使用摩擦轮以化学方式和/或机械方式剥蚀来制造所述无覆层区14。所述无覆层区14在加热场12之内位于上集电极11的子区域11`、11``附近。
子区域11`、11``、下集电极11```、附加电极15和电流供给线路16、16`可以通过例如借助于丝网印刷方法将金属印刷膏、例如丝网印刷膏压印到可加热的覆层8的子区域8`、8``、无覆层的边缘条9和无覆层区14、14`上优选地在一个方法步骤中来制造。
两个子区域11`、11``与未示出的电压源的一个极的电连接经由导电金属连接部分20来建立,所述连接部分20将两个子区域11`、11``与常见的和已知的扁平导体18连接。将由扁平导体18和连接部分20组成的装置通过条状的电绝缘层23与电流供给线路16、16`的在其下伸展的片段电绝缘。 条状的电绝缘层23在两个子区域11`、11``之间伸展,并且与其末端边毗邻。
再次根据图7阐明所述装置。图7示出通过装置的竖直截面,所述装置由内片材3、具有区边缘17`、17``的子区域8、8`、8``、子区域11`、11``、条状电绝缘层23、放上的扁平导体18和连接部分20的邻接的子区域20、20`组成。
在另一实施方式中,条状电绝缘层23不与子区域11`、11``的端边毗邻,而是仅覆盖电流供给线路16、16`与连接部分20、20`的交叉点。
挡风玻璃1的区域(其中之前描述的功能元件位于所述区域中)以及加热场12的部分通过具有边缘13``的黑色不透明的掩蔽条13、13`覆盖,并且由此光学地被掩蔽。掩蔽条也用于屏蔽UV辐射,其可能影响导电元件的功能。
图2
图2示出按照本发明的挡风玻璃1的另一实施方式的俯视图。
按照图2的实施方式与按照图1的实施方式相同,而具有以下主要差别:
-两个子区域11`、11``中的每一个分别经由导电的连接部分20、20`和由铜19、19`制成的平坦条状连接分别与扁平导体18、18`连接。两个扁平导体18、18`与电压源的一个极连接。连接部分20 、20`和两个扁平导体18、18`逐段地在可加热的覆层8的子区域8`、8``上伸展。两个条状连接19、19`完全地布置在子区域8`、8``中。
-电流供给线路16、16`分别从两个子区域11`、11``中的每一个在可加热的覆层8上伸展短的线段到无覆层区14中。在无覆层区14之内,两个电流供给线路16、16`中的每一个沿着侧面区边缘17`、17``分别运行到附加电极15的子区域15、15`。所述子区域15`、15``在无覆层区14``的下面区域之内沿着下面的区边缘17```伸展。
-两个子区域15、15`中的每一个经由多个狭长的条状连接片段21、21`与加热场12的加热场片段22以电流方式耦合,使得加热电流可以有针对性地被传导到邻接的区域中。
图3
按照图3的实施方式基本上与按照图2的实施方式相同,而具有以下主要差别,即两个电流供给线路16、16`直接地从子区域11`、11``的侧边伸展到无覆层区14的上面区域14`中。在此,上面区域14`转入位于第一侧6处的无覆层的边缘条9中,或者无覆层的边缘条9的有关的片段是上面区域14`的构成整体的组成部分。按照图3的所述实施方式的优点是:电流供给线路16、16`与可加热的覆层8不具有接触。
图4
按照图4的本发明挡风玻璃1的实施方式(仅示出挡风玻璃1的上面片段)与按照图3和4的本发明挡风玻璃1的实施方式不同之处在于以下主要特征:
-用于子区域11'、11``的两个扁平导体18、18`布置在子区域11`、11``的、与第二侧7、7`相邻的端部的区域中。
-供给线路16、16`在两个子区域11`、11``上方在较长的线段上经由可加热的覆层8的子区域8`、8``伸展到无覆层区14的上面区域14`。
-在无覆层区14中,两个供给线路16、16`首先沿着上面的区边缘17``伸展,并且从那里出发沿着侧面区边缘17`、17``伸展到附加电极15,所述附加电极15在下面的区边缘17```之下布置在无覆层区14的下面的区域14``之外,使得所述附加电极15与加热场片段以电流方式耦合。