[RU]

Изобретение относится к оконному стеклу (100) с электрическим нагревающим слоем (3), по меньшей мере включающему первую стеклянную пластину (1) с поверхностью (III); по меньшей мере один электрический нагревающий слой (3), который нанесен по меньшей мере на часть поверхности (III) и включает непокрытую зону (8); по меньшей мере две токосборные шины (5.1, 5.2), предусмотренные для подключения к источнику (14) напряжения, которые соединены с электрическим нагревающим слоем (3) таким образом, что между токосборными шинами (5.1, 5.2) сформирована токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева; и по меньшей мере одну разделительную линию (9.n), которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой (3) по меньшей мере на два сегмента (10.n, 10.n+1), при этом n представляет целое число ≥1, причем по меньшей мере один сегмент (10.n) лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны (8) таким образом, что токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева проходит, по меньшей мере частично, вокруг непокрытой зоны (8).

(57) Реферат / Формула:

Изобретение относится к оконному стеклу (100) с электрическим нагревающим слоем (3), по меньшей мере включающему первую стеклянную пластину (1) с поверхностью (III); по меньшей мере один электрический нагревающий слой (3), который нанесен по меньшей мере на часть поверхности (III) и включает непокрытую зону (8); по меньшей мере две токосборные шины (5.1, 5.2), предусмотренные для подключения к источнику (14) напряжения, которые соединены с электрическим нагревающим слоем (3) таким образом, что между токосборными шинами (5.1, 5.2) сформирована токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева; и по меньшей мере одну разделительную линию (9.n), которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой (3) по меньшей мере на два сегмента (10.n, 10.n+1), при этом n представляет целое число ≥1, причем по меньшей мере один сегмент (10.n) лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны (8) таким образом, что токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева проходит, по меньшей мере частично, вокруг непокрытой зоны (8).

---

2420-525497ЕА/022 ОКОННОЕ СТЕКЛО С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ НАГРЕВАЮЩИМ СЛОЕМ
Изобретение относится к оконному стеклу с электрическим нагревающим слоем, способу его изготовления и его применению.
Зона видимости для оконного стекла транспортного средства, в частности ветрового стекла, должна поддерживаться свободной ото льда и конденсата. В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, например, на оконные стекла может быть направлен поток теплого воздуха, нагретого теплом от мотора.
В альтернативном варианте оконное стекло может иметь электрический обогрев. Так, известны многослойные стекла, которые на поверхности внутренней стороны одной из отдельных пластин имеют прозрачное электрически проводящее покрытие. От внешнего источника напряжения через электрически проводящее покрытие может быть пропущен электрический ток, который нагревает покрытие и тем самым оконное стекло. Например, патентный документ WO2012/052315 А1 представляет такое нагреваемое, электрически проводящее покрытие на металлической основе.
Электрическое контактирование электрического нагревающего слоя типично выполняется через токосборные шины, как известно из патентного документа US 2007/0020465 А1. Токосборные шины состоят, например, из пропечатанной и подвергнутой обжигу серебряной пасты. Токосборные шины обычно проложены вдоль верхнего и нижнего краев оконного стекла. Токосборные шины собирают ток, который протекает через электрически проводящее покрытие, и направляют его в наружные подводящие проводники, которые соединены с источником напряжения.
В промышленном серийном производстве оконных стекол с электрическими нагревающими слоями известно структурирование электрического нагревающего слоя посредством разделительных линий или разделительных зон для формирования, как правило, извилистого пути тока. Это имеет то преимущество, что повышается электрическое сопротивление, и токопроводящая дорожка может контактировать через относительно маленькие
соединительные электроды. В патентной литературе такой плоскостной нагревательный элемент описан, например, в выложенном описании к неакцептованной патентной заявке Германии DE 19860870 А1.
Оконные стекла с электрическим нагревающим слоем относительно сильно экранируют электромагнитное излучение, так что, в частности, в автомобилях с нагреваемым ветровым стеклом могут быть в значительной мере ухудшенными передача и прием данных. Поэтому нагреваемые ветровые стекла часто снабжаются непокрытыми и тем самым не имеющими покрытия зонами ("коммуникационными окнами"). Непокрытые зоны, по меньшей мере для определенной области электромагнитного спектра, хорошо проницаемы и позволяют этим путем обеспечить беспрепятственный обмен данными через оконное стекло. Непокрытые зоны, на которых часто находятся электронные устройства, такие как датчики, камеры и тому подобные, зачастую размещены вблизи верхнего края оконного стекла, где они могут быть хорошо прикрыты верхними декоративными окантовками.
Однако непокрытые зоны причиняют ущерб электрическим
характеристикам нагревающего слоя, что, по меньшей мере
локально, сказывается на распределении плотности тока
протекающего через нагревающий слой тока нагрева. Фактически
они вызывают весьма неравномерное распределение
теплопроизводительности, причем теплопроизводительность
явственно сокращается под непокрытыми зонами и вокруг них. С другой стороны, появляются места с особенно высокой плотностью тока, в которых теплопроизводительность значительно повышена. В результате могут возникать очень высокие локальные температуры стекла, которые представляют опасность возгораний и создают в стеклах высокие термические напряжения. Кроме того, вследствие этого могут отслаиваться наклеенные конструкционные детали.
Задача настоящего изобретения состоит в создании улучшенного оконного стекла с электрическим нагревающим слоем, а также с непокрытой зоной, и по меньшей мере приблизительно равномерным распределением теплопроизводительности, которое изготавливается простым и экономичным путем.
Задача настоящего изобретения соответственно изобретению решена с помощью оконного стекла с электрическим нагревающим слоем согласно пункту 1 патентной формулы. Предпочтительные варианты исполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения.
Соответствующее изобретению оконное стекло с электрическим нагревающим слоем включает по меньшей мере следующие признаки:
- первую стеклянную пластину с поверхностью,
- по меньшей мере один электрический нагревающий слой из электрически проводящего покрытия для нагревания первой стеклянной пластины, который размещен по меньшей мере на части поверхности и включает по меньшей мере одну непокрытую зону,
- по меньшей мере две токосборных шины, предусмотренных для подключения к источнику напряжения, которые соединены с электрическим нагревающим слоем таким образом, что между токосборными шинами сформирована токопроводящая дорожка для тока нагрева, и
по меньшей мере одну разделительную линию, которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой по меньшей мере на два сегмента,
причем по меньшей мере один сегмент и, в частности, непосредственно примыкающий к непокрытой зоне сегмент, по меньшей мере частично, размещен лентообразно вокруг непокрытой зоны таким образом, что токопроводящая дорожка для тока нагрева, по меньшей мере частично, проложена вокруг непокрытой зоны.
При этом токопроводящая дорожка, в частности, проложена в областях выше и/или ниже непокрытой зоны, причем положение "выше" и "ниже" в каждом случае имеет отношение к направлению токопроводящей дорожки, то есть к самому короткому соединению между токосборными шинами.
Электрический нагревающий слой включает по меньшей мере одну непокрытую зону. Это значит, что непокрытая зона полностью или частично окружена электрическим нагревающим слоем. В частности, непокрытая зона может граничить с краевым участком электрического нагревающего слоя или распространяться до
краевого участка электрического нагревающего слоя через непокрытую полоску.
Оконные стекла с электрическим нагревающим слоем и непокрытой зоной согласно прототипу без разделительных линий имеют, как правило, очень неоднородное распределение теплопроизводительности. Они при нагревании, особенно в областях выше и/или ниже непокрытой зоны, имеют области с более низкой температурой.
Изобретение основывается на том научном выводе, что посредством разделительных линий может быть достигнута оптимизация пути тока. Путем формирования по меньшей мере одного соответствующего изобретению сегмента, который лентообразно размещен вокруг части непокрытой зоны, токопроводящая дорожка может быть проложена в области с более низкой температурой. Это ведет к более равномерному распределению теплопроизводительности и распределению температур.
Изобретение является тем более эффективным, чем крупнее непокрытая зона, и тем больше число соответствующих изобретению сегментов, сформированных разделительными линиями. В одном предпочтительном варианте исполнения электрический нагревающий слой имеет по меньшей мере две разделительных линии и предпочтительно от 4 до 3 0 разделительных линий, которые образуют сегменты, которые, по меньшей мере частично, размещены лентообразно вокруг непокрытой зоны. Как показали исследования авторов настоящего изобретения, достаточными являются примерно 10 разделительных линий, которые проходят по обе стороны непокрытой зоны, расположенной, например, посередине внутри электрического нагревающего слоя, чтобы было достигнуто достаточное выравнивание распределения теплопроизводительности. В то же время трудоемкость структурирования для нанесения разделительных линий остается приемлемой в отношении затрат времени и финансовых расходов.
Одновременно разделительные линии должны быть выполнены особенно тонкими, чтобы по возможности мало ухудшать сквозную видимость через оконное стекло. В одном дополнительном
предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла ширина d разделительной линии составляет от 3 0 мкм до 2 00 мкм и предпочтительно от 7 0 мкм до 140 мкм. Это имеет то особенное преимущество, что разделительные линии с такого рода малой шириной не причиняют ущерба сквозной видимости через оконное стекло или обуславливают весьма незначительное ее ухудшение.
В одном дополнительном предпочтительном варианте
исполнения соответствующего изобретению оконного стекла ширина
сегмента между непокрытой зоной и близлежащей разделительной
линией и/или между двумя соседними разделительными линиями
составляет от 1 см до 15 см. Благодаря этому может быть
достигнуто особенно благоприятное улучшение однородности
распределения теплопроизводительности электрического
нагревающего слоя.
В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла площадь непокрытой зоны составляет от 0,5 дм2 до 15 дм2 и предпочтительно от 2 дм2 до 8 дм2. Оконные стекла согласно прототипу без соответствующих изобретению разделительных линий и с непокрытыми зонами с величиной этого порядка проявляют особенно неравномерные распределения теплопроизводительности и при плохих погодных условиях лишь недостаточно очищаются ото льда, снега и конденсата. Применением соответствующих изобретению разделительных линий при столь крупных непокрытых зонах может быть достигнуто особенно существенное и благоприятное улучшение характеристик нагревания.
В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла средняя длина каждого из сегментов отклоняется менее чем на 25%, предпочтительно на величину от 0% до 10% и в особенности предпочтительно на величину от 0% до 5% от усредненного значения средних длин. Средняя длина сегмента описывает усредненную длину сегмента по направлению пути тока, который при приложении напряжения протекает через сегмент. Усредненное значение средней длины получается суммированием всех средних
длин и последующим делением на число сегментов.
В одном особенно предпочтительном варианте исполнения все средние длины сегментов имеют примерно одинаковую длину. Поскольку средняя длина зависит также от изгиба сегмента, для достижения улучшенных характеристик нагревания может быть предпочтительным, чтобы путь тока через сегмент был укорочен дополнительной токосборной шиной или низкоомными мостиками.
В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла в электрическом контакте с первой токосборной шиной или второй токосборной шиной размещена третья токосборная шина, которая укорачивает длину пути тока по меньшей мере в одном сегменте, предпочтительно во всех сегментах, сравнительно с путем тока снаружи сегментов и разделительных линий. Для этого третья токосборная шина может контактировать со многими или со всеми сегментами. С помощью третьей токосборной шины, например, укорачивается средняя длина каждого в данном случае сегмента.
В альтернативном варианте каждый сегмент может иметь
собственную дополнительную токосборную шину. Сопротивление
дополнительной токосборной шины может быть таким образом
отрегулировано шириной, толщиной и формой, что к каждому
сегменту может подводиться заданное напряжение, и тем самым
получается особенно благоприятное распределение
теплопроизводительности.
Ширина первой и второй токосборной шины предпочтительно составляет от 2 мм до 30 мм, в особенности предпочтительно от 4 мм до 20 мм и, в частности, от 10 мм до 20 мм. Более тонкие токосборные шины обуславливают более высокое электрическое сопротивление и тем самым более сильное нагревание токосборной шины при работе. Кроме того, более тонкие токосборные шины лишь с большим трудом изготавливаются методом печати, таким как трафаретная печать. Более толстые токосборные шины требуют нежелательного высокого расхода материала. Кроме того, они ведут к большому и неэстетичному ограничению области сквозной видимости оконного стекла. Длина токосборной шины определяется протяженностью электрического нагревающего слоя. В токосборной
шине, которая обычно выполнена в форме полоски, более длинное ее измерение обозначается как длина, и более короткое ее измерение обозначается как ширина. Третья или дополнительные токосборные шины также могут быть выполнены более тонкими, предпочтительно от 0,б мм до 5 мм.
Первая и вторая токосборные шины предпочтительно размещены вдоль бокового края на электрически проводящем покрытии и проходят, в частности, приблизительно параллельно друг другу. Длина токосборной шины обычно является по существу равной длине бокового края электрического нагревающего слоя, но может быть также слегка большей или меньшей. На электрически проводящем покрытии также могут быть размещены более чем две токосборных шины, предпочтительно в краевой области вдоль двух противолежащих боковых краев электрического нагревающего слоя. На электрическом нагревающем слое также могут быть размещены более чем две токосборных шины, например, вокруг двух или многих независимых нагреваемых полей.
В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующая изобретению токосборная шина выполнена в виде напечатанной и подвергнутой обжигу проводящей структуры. Напечатанная токосборная шина предпочтительно содержит по меньшей мере один металл, металлический сплав, соединение металла и/или углерод, в особенности предпочтительно благородный металл и, в частности, серебро. Печатная паста предпочтительно содержит металлические частицы из дисперсного металла и/или углерода и, в частности, частицы благородного металла, такие как частицы серебра. Электрическая проводимость предпочтительно достигается посредством электропроводных частиц. Частицы могут находиться в органической и/или неорганической матрице, такой как пасты или чернила, предпочтительно в качестве печатной пасты со стеклянной фриттой.
Толщина слоя напечатанной токосборной шины предпочтительно составляет от 5 мкм до 4 0 мкм, в особенности предпочтительно от 8 мкм до 2 0 мкм и наиболее предпочтительно от 8 мкм до 12 мкм. Напечатанные токосборные шины с этими толщинами технически
легко выполнимы и имеют благоприятную пропускную способность по току.
Удельное электрическое сопротивление ра токосборной шины предпочтительно составляет от 0,8 мкОм-см до 7,0 мкОм-см и в особенности предпочтительно от 1,0 мкОм-см до 2,5 мкОм-см. Токосборные шины с величинами удельного электрического сопротивления в этом диапазоне являются технически легко выполнимыми и имеют благоприятную пропускную способность по току.
Но в альтернативном варианте токосборная шина может быть выполнена также как полоска электрически проводящей фольги. Тогда токосборная шина содержит по меньшей мере алюминий, медь, луженую медь, золото, серебро, цинк, вольфрам и/или олово, или их сплавы. Полоска предпочтительно имеет толщину от 10 мкм до 500 мкм, в особенности предпочтительно от 30 мкм до 300 мкм. Токосборные шины из электрически проводящей фольги с такими толщинами являются технически легко выполнимыми и имеют благоприятную пропускную способность по току. Полоски могут быть электропроводно присоединены к электрически проводящей структуре, например, с помощью припоя, посредством электрически проводящего клеевого материала или же непосредственным наложением.
В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла по меньшей мере в одном сегменте электрическое сопротивление вдоль пути тока снижается с помощью низкоомного мостика. При этом низкоомный мостик имеет меньшее поверхностное удельное электрическое сопротивление, чем материал электрического нагревающего слоя. Низкоомный мостик предпочтительно состоит из материала токосборной шины и предпочтительно также является напечатанным. При этом низкоомный мостик не обязательно имеет непосредственное электрическое соединение с токосборной шиной, но скорее может быть соединен с токосборной шиной исключительно через электрический нагревающий слой. С помощью низкоомных мостиков путь тока и падение напряжения внутри сегмента могут быть отрегулированы таким образом, что особенно улучшаются
характеристики нагревания оконного стекла.
Соответствующее изобретению оконное стекло включает первую стеклянную пластину, на которой размещен электрический нагревающий слой. В зависимости от материала электрического нагревающего слоя может быть предпочтительным, чтобы нагревающий слой был защищен защитным слоем, например, лаком, полимерной пленкой и/или второй стеклянной пластиной.
В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла поверхность первой стеклянной пластины, на которой размещен электрический нагревающий слой, по всей площади соединена со второй стеклянной пластиной через термопластичный промежуточный слой.
В качестве первой и при необходимости второй стеклянной пластины в принципе пригодны все электроизоляционные подложки, которые в условиях изготовления и применения соответствующего изобретению оконного стекла являются термически и химически устойчивыми, а также имеющими размерную стабильность.
Первая стеклянная пластина и/или вторая стеклянная пластина предпочтительно содержат стекло, в особенности предпочтительно листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натриево-известковое стекло, или прозрачные полимеры, предпочтительно твердые прозрачные полимеры, в частности, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, сложный полиэфир, поливинилхлорид, и/или их смеси. Первая стеклянная пластина и/или вторая стеклянная пластина предпочтительно являются прозрачными, в частности, для применения оконного стекла в качестве ветрового стекла или заднего стекла транспортного средства, или для других вариантов применения, в которых желательно высокое светопропускание. Тогда в качестве прозрачного в смысле изобретения понимается оконное стекло, которое имеет коэффициент светопропускания в видимой области спектра свыше 70%. Но для оконных стекол, которые не находятся в имеющем отношение к дорожному движению поле зрения водителя, например для остекления крыши, коэффициент светопропускания также может быть намного меньшим, например, более 5%.
Толщина оконного стекла может варьировать в широких пределах и тем самым быть приспособленной исключительно к требованиям конкретной ситуации. Преимущественно применяются оконные стекла со стандартными толщинами от 1,0 мм до 25 мм, предпочтительно от 1,4 мм до 2,5 мм для остекления транспортных средств и предпочтительно от 4 мм до 25 мм для мебели, приборов и зданий, в частности, для электрических нагревательных элементов. Размер стекла может варьировать в широких пределах и определяется размерами в соответствующем изобретению варианте применения. Первая и при необходимости вторая стеклянная пластина имеют, например, обычные в автомобилестроении и в области архитектуры площади от 2 00 см2 до 2 0 м2.
Оконное стекло может иметь любую трехмерную форму. Трехмерная форма предпочтительно не имеет затененных зон, так что покрытие может быть нанесено на нее, например, способом катодного распыления. Подложки предпочтительно являются плоскими или же слегка или сильно изогнутыми по одному направлению или по многим направлениям в пространстве. В частности, применяются плоские подложки. Оконные стекла могут быть бесцветными или окрашенными.
Многочисленные стеклянные пластины могут быть соединены
друг с другом по меньшей мере одним промежуточным слоем.
Промежуточный слой предпочтительно содержит по меньшей мере
один термопластичный полимер, предпочтительно поливинилбутираль
(PVB), этиленвинилацетат (EVA) и/или полиэтилентерефталат
(PET) . Но термопластичный промежуточный слой также может
содержать, например, полиуретан (PU), полипропилен (РР) ,
полиакрилат, полиэтилен (РЕ), поликарбонат (PC) ,
полиметилметакрилат, поливинилхлорид, полиацетатную смолу, литьевые смолы, акрилат, фторированный этилен-пропиленовый сополимер, поливинилфторид и/или этилен-тетрафторэтиленовый сополимер, или их сополимеры или смеси. Термопластичный промежуточный слой может быть сформирован из одной или также многочисленных размещенных друг поверх друга термопластичных пленок, причем толщина одной термопластичной пленки предпочтительно составляет от 0,25 мм до 1 мм, типично 0,38 мм
или 0,76 мм.
В случае соответствующего изобретению многослойного стекла из первой стеклянной пластины, промежуточного слоя и второй стеклянной пластины электрический нагревающий слой может быть нанесен непосредственно на первую стеклянную пластину, или на пленочный носитель, или даже на промежуточный слой. Первая стеклянная пластина и вторая стеклянная пластина в каждом случае имеют поверхность внутренней стороны и поверхность наружной стороны. Поверхности внутренних сторон первой стеклянной пластины и второй стеклянной пластины обращены друг к другу и соединены между собой термопластичным промежуточным слоем. Поверхности наружных сторон первой стеклянной пластины и второй стеклянной пластины обращены в противоположные стороны относительно друг друга и от термопластичного промежуточного слоя. Электрически проводящее покрытие наносится на поверхность внутренней стороны первой стеклянной пластины. Конечно, на поверхность внутренней стороны второй стеклянной пластины также может быть нанесено дополнительное электрически проводящее покрытие. Поверхности наружных сторон стеклянных пластин также могут иметь покрытия. Термины "первая стеклянная пластина" и "вторая стеклянная пластина" выбраны для различения обеих стеклянных пластин в одном соответствующем изобретению многослойном оконном стекле. С терминами не связано никакое суждение о геометрическом расположении. Если, например, соответствующее изобретению оконное стекло предусмотрено для того, чтобы в проеме, к примеру, автомобиля или здания, отделять внутреннее помещение от наружного пространства, то первая стеклянная пластина может быть обращена к внутреннему помещению или к наружному окружению.
Электрический нагревающий слой содержит электрически проводящее покрытие. Соответствующие изобретению электрически проводящие покрытия известны, например, из патентных документов DE 202008017611 U1, ЕР 0847965 В1 или WO2012/052315 А1 . Они обычно содержат один или многие, например два, три или четыре, электрически проводящие функциональные слои. Функциональные слои предпочтительно содержат по меньшей мере один металл,
например серебро, золото, медь, никель и/или хром, или металлический сплав. В особенности предпочтительно функциональные слои содержат по меньшей мере 90% по весу металла, в частности, по меньшей мере 99,9% по весу металла. Функциональные слои могут состоять из металла или металлического сплава. В особенности предпочтительно функциональные слои содержат серебро или содержащий серебро сплав. Такие функциональные слои имеют особенно благоприятную удельную электрическую проводимость при одновременно высоком коэффициенте светопропускания в видимой области спектра. Толщина функционального слоя предпочтительно составляет от 5 нм до 50 нм, в особенности предпочтительно от 8 нм до 25 нм. В этом диапазоне толщины функционального слоя достигается благоприятный высокий коэффициент светопропускания в видимой области спектра и особенно благоприятная удельная электрическая проводимость.
Как правило, в каждом случае между двумя смежными функциональными слоями электрически проводящего покрытия размещен по меньшей мере один диэлектрический слой. Предпочтительно ниже первого и/или поверх последнего функционального слоя размещен дополнительный диэлектрический слой. Диэлектрический слой содержит по меньшей мере один отдельный слой из диэлектрического материала, например, содержащего нитрид, такой как нитрид кремния, или оксид, такой как оксид алюминия. Но диэлектрические слои могут также включать многочисленные отдельные слои, например, отдельные слои диэлектрического материала, выравнивающие слои, согласующие слои, блокирующие слои и/или противоотражательные слои. Толщина диэлектрического слоя составляет, например, от 10 нм до 2 00 нм.
Эта конфигурация слоев формируется, как правило, в последовательности процессов осаждения, которые проводятся с использованием вакуумной технологии, таких как стимулируемое магнитным полем катодное распыление.
Дополнительные пригодные электрически проводящие покрытия предпочтительно содержат оксид индия-олова (ITO), легированный
фтором оксид олова (Sn02:F) или легированный алюминием оксид цинка (ZnO:Al).
Электрический нагревающий слой в принципе может
представлять собой любое покрытие, которое должно быть в
электрическом контакте. Если соответствующее изобретению
оконное стекло должно обеспечивать сквозную видимость, как,
например, это имеет место в случае стекол в области окон, то
электрически проводящее покрытие предпочтительно является
прозрачным. Соответствующее изобретению электрически проводящее
покрытие предпочтительно является прозрачным для
электромагнитного излучения, в особенности предпочтительно для электромагнитного излучения с длинами волн от 300 до 1300 нм, и, в частности, для видимого света.
В одном предпочтительном варианте исполнения электрически проводящее покрытие представляет собой один слой или слоистую структуру из многочисленных отдельных слоев с совокупной толщиной, меньшей или равной 2 мкм, в особенности предпочтительно меньшей или равной 1 мкм.
Предпочтительное соответствующее изобретению электрически проводящее покрытие имеет поверхностное удельное электрическое сопротивление от 0,4 Ом/квадрат до 10 Ом/квадрат. В одном особенно предпочтительном варианте исполнения соответствующее изобретению электрически проводящее покрытие имеет поверхностное удельное электрическое сопротивление от 0,5 Ом/квадрат до 1 Ом/квадрат. Покрытия с подобными величинами поверхностного удельного электрического сопротивления особенно пригодны для обогревания автомобильных стекол при типичных значениях бортового напряжения от 12 В до 48 В или для электромобилей с типичными бортовыми напряжениями до 50 0 В.
Электрический нагревающий слой может быть протяженным по всей поверхности первой стеклянной пластины. Но, в альтернативном варианте, электрический нагревающий слой может также занимать только часть поверхности первой стеклянной пластины. Электрический нагревающий слой предпочтительно занимает по меньшей мере 50%, в особенности предпочтительно по меньшей мере 7 0% и наиболее предпочтительно по меньшей мере 90%
поверхности внутренней стороны первой стеклянной пластины.
Электрический нагревающий слой может иметь одну или многие непокрытые области. Эти области могут иметь особенно высокий коэффициент пропускания для электромагнитного излучения, например инфракрасного излучения, или для радиоволн и, например, известны как окна передачи данных или коммуникационные окна.
В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению оконного стекла в виде многослойного стекла поверхность внутренней стороны первой стеклянной пластины имеет окружную краевую область с шириной от 2 мм до 50 мм, предпочтительно от 5 мм до 20 мм, которая не оснащена электрически проводящим покрытием. Тогда электрически проводящее покрытие не имеет контакта с атмосферой и защищено внутри оконного стекла термопластичным промежуточным слоем от повреждений и коррозии.
Токосборные шины находятся в электрическом контакте через один или многие подводящие проводники. Подводящий проводник предпочтительно выполнен в виде гибкого фольгового проводника (плоского проводника, плоского ленточного проводника). Под этим понимается электрический проводник, ширина которого намного превышает его толщину. Такой фольговый проводник представляет собой, например, полоску или ленточку, содержащую медь, луженую медь, алюминий, серебро, золото или их сплавы или состоящую из них. Например, фольговый проводник имеет ширину от 2 мм до 16 мм и толщину от 0,03 мм до 0,1 мм. Фольговый проводник может иметь изолирующую, предпочтительно полимерную оболочку, например, на основе полиимида. Фольговые проводники, которые пригодны для контактирования с электрически проводящими покрытиями в оконном стекле, имеют общую толщину, например, только 0,3 мм. Подобные тонкие фольговые проводники могут быть без труда встроены между отдельными стеклянными пластинами в термопластичный промежуточный слой. В полоске фольгового проводника могут находиться многочисленные проводящие слои, электрически изолированные друг от друга.
В альтернативном варианте в качестве электрического
подводящего проводника могут быть использованы также тонкие металлические проволоки. Металлические проволоки, в частности, содержат медь, вольфрам, золото, серебро или алюминий или сплавы по меньшей мере двух из этих металлов. Сплавы также могут содержать молибден, рений, осмий, иридий, палладий или платину.
В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения электрический подводящий проводник соединен с контактной лентой, например, с помощью паяльной массы или электрически проводящего клеевого материала. Контактная лента тогда соединена с токосборной шиной. Контактная лента в смысле изобретения представляет собой продолжение подводящего проводника, так что поверхность соединения между контактной лентой и токосборной шиной следует понимать как соответствующую изобретению контактную поверхность, после которой продолжается токосборная шина на расстояние а по направлению ее протяженности.
Контактная лента благоприятно повышает пропускную способность токосборной шины по току. Кроме того, благодаря контактной ленте сокращается нежелательное разогревание в месте контакта между токосборной шиной и подводящим проводником. К тому же, контактная лента упрощает создание электрического контакта с токосборной шиной через электрический подводящий проводник, поскольку подводящий проводник не соединяется с уже нанесенной токосборной шиной, например, должен быть припаян.
Контактная лента предпочтительно содержит по меньшей мере один металл, в особенности предпочтительно медь, луженую медь, серебро, золото, алюминий, цинк, вольфрам и/или олово. Это особенно благоприятно в отношении удельной электрической проводимости контактной ленты. Контактная лента также может содержать сплавы, которые предпочтительно содержат один или многие из указанных элементов и, по обстоятельствам, дополнительные элементы, например, латунь или бронзу.
Контактная лента предпочтительно выполнена в виде полоски из тонкой, электрически проводящей фольги. Толщина контактной ленты предпочтительно составляет от 10 мкм до 500 мкм, в
особенности предпочтительно от 15 мкм до 200 мкм, наиболее предпочтительно от 50 мкм до 100 мкм. Фольги с такими толщинами изготавливаются технически простым путем и, к тому же, имеют благоприятное незначительное электрическое сопротивление.
Длина контактной ленты предпочтительно составляет от 10 мм до 400 мм, в особенности предпочтительно от 10 мм до 100 мм и, в частности, от 20 мм до 60 мм. Это является особенно благоприятным в отношении хорошего удобства в обращении с контактной лентой, а также для создания электрического контакта с достаточно большой контактной площадью между токосборной шиной и контактной лентой.
Ширина контактной ленты предпочтительно составляет от 2 мм до 40 мм, в особенности предпочтительно от 5 мм до 30 мм. Это является особенно благоприятным в отношении площади контакта между контактной лентой и токосборной шиной и простоты соединения контактной ленты с электрическим подводящим проводником. Выражения "длина" и "ширина" контактной ленты в каждом случае означают размер по такому же направлению протяженности, которым задаются длина и, соответственно, ширина токосборной шины.
В одном предпочтительном варианте исполнения контактная лента по всей площади находится в непосредственном контакте с токосборной шиной. Для этого контактная лента укладывается на токосборную шину. Особенное преимущество состоит в простоте изготовления оконного стекла и использования всей поверхности контактной ленты в качестве площади контакта.
Контактная лента может быть просто наложена на токосборную шину и в течение длительного времени стабильна, будучи зафиксированной внутри многослойного оконного стекла в предусмотренном положении.
Кроме того, изобретение включает способ изготовления оконного стекла с электрическим нагревающим слоем, по меньшей мере в ключ ающий:
(a) нанесение электрического нагревающего слоя с
непокрытой зоной на поверхность первой стеклянной пластины,
(b) нанесение по меньшей мере двух предусмотренных для
подключения к источнику напряжения токосборных шин, которые соединены с электрическим нагревающим слоем таким образом, что между токосборными шинами формируется токопроводящая дорожка для тока нагрева,
(с) формирование по меньшей мере одной разделительной линии, которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой по меньшей мере на два сегмента,
причем по меньшей мере один сегмент, по меньшей мере частично, лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны таким образом, что токопроводящая дорожка для тока нагрева, по меньшей мере частично, проходит вокруг непокрытой зоны.
Нанесение электрически проводящего покрытия электрического нагревающего слоя в стадии (а) способа может быть проведено по существу известными способами, предпочтительно с использованием стимулируемого магнитным полем катодного распыления. Это является в особенности благоприятным в отношении простого, быстрого и экономичного нанесения однородного покрытия на первую стеклянную пластину. Но электрически проводящее покрытие может быть также нанесено, например, металлизацией в вакууме, химическим осаждением из газовой фазы (химическим осаждением из паровой фазы, CVD), стимулируемым плазмой осаждением из газовой фазы (PECVD) или жидкостным химическим способом.
Первая стеклянная пластина после стадии (а) способа может быть подвергнута термической обработке. При этом первая стеклянная пластина с электрически проводящим покрытием подвергается нагреванию при температуре по меньшей мере 200°С, предпочтительно по меньшей мере 300°С. Термическая обработка может служить для повышения коэффициента пропускания и/или для снижения поверхностного удельного электрического сопротивления электрически проводящего покрытия.
После стадии (а) способа первая стеклянная пластина подвергается изгибанию, как правило, при температуре от 500°С до 7 00°С. Поскольку технически проще наносить покрытие на плоскую стеклянную пластину, этот вариант действий является предпочтительным, когда первая стеклянная пластина должна быть изогнута. Но в альтернативном варианте первая стеклянная
пластина может быть изогнута также в стадии (а) способа, например, когда электрически проводящее покрытие не в состоянии выдержать процесс изгибания без повреждений.
Нанесение токосборной шины в стадии (Ь) способа предпочтительно выполняется напечатанием и обжигом электрически проводящей пасты в методе трафаретной печати или в методе струйной печати. В альтернативном варианте токосборная шина может быть нанесена в виде полоски электрически проводящей фольги на электрически проводящее покрытие, предпочтительно наложена, припаяна или приклеена.
При методе трафаретной печати производится латеральное формование путем маскирования тканью, через которую продавливается печатная паста с металлическими частицами. Путем надлежащего формования маски можно особенно просто задавать и варьировать, например, ширину b токосборной шины.
Удаление слоя на отдельных разделительных линиях в электрически проводящем покрытии предпочтительно выполняется с помощью лазерного пучка. Способы структурирования тонких металлических пленок известны, например, из патентных документов ЕР 2200097 А1 или ЕР 2139049 А1. Ширина удаления слоя предпочтительно составляет от 10 мкм до 1000 мкм, в особенности предпочтительно от 30 мкм до 200 мкм и, в частности, от 70 мкм до 140 мкм. В этом диапазоне происходит особенно чистое и безостаточное удаление слоя посредством лазерного пучка. Удаление слоя посредством лазерного пучка является особенно выгодным, так как линии с удаленным покрытием оптически почти неразличимы и внешний вид и сквозная видимость нарушаются лишь незначительно. Удаление слоя по линии с шириной, которая является большей, чем ширина лазерного разреза, производится многократными проходами по линии лазерным пучком. Поэтому продолжительность обработки и затраты на обработку возрастают по мере увеличения ширины линии. В альтернативном варианте удаление слоя может быть выполнено механическим срезанием, а также химическим или физическим вытравливанием.
Одно полезное усовершенствование соответствующего
изобретению способа включает по меньшей мере следующие дополнительные стадии:
(d) размещение термопластичного промежуточного слоя на покрытой поверхности первой стеклянной пластины и размещение второй стеклянной пластины на термопластичном промежуточном слое, и
(e) соединение первой стеклянной пластины и второй стеклянной пластины посредством термопластичного промежуточного слоя.
В стадии (d) способа первая стеклянная пластина размещается таким образом, что та ее поверхность, которая оснащена электрическим нагревающим слоем, обращена к термопластичному промежуточному слою. В результате этого поверхность является поверхностью внутренней стороны первой стеклянной пластины.
Термопластичный промежуточный слой может быть сформирован единственной или также двумя или многими термопластичными пленками, которые по всей площади размещены друг поверх друга.
Соединение первой и второй стеклянных пластин в стадии (е) способа предпочтительно выполняется под воздействием тепла, вакуума и/или давления. Для изготовления оконного стекла могут быть использованы общеизвестные способы.
Например, могут быть проведены так называемые способы автоклавирования при повышенном давлении порядка от 10 бар до 15 бар (1-1,5 МПа) и температуре от 130°С до 145°С в течение около 2 часов. Общеизвестные способы формования вакуумным мешком или вакуумным кольцом действуют, например, при давлении около 200 мбар (20 кПа) и температуре от 80°С до 110°С. Первая стеклянная пластина, термопластичный промежуточный слой и вторая стеклянная пластина также могут быть спрессованы друг с другом в каландре между по меньшей мере одной парой вальцов с образованием оконного стекла. Установки этого типа для изготовления оконных стекол известны и, как правило, имеют по меньшей мере один тепловой туннель перед прессовой установкой. Температура во время процесса прессования составляет, например, от 40°С до 150°С. На практике особенно зарекомендовали себя
комбинации способов каландрования и автоклавирования. В альтернативном варианте могут быть использованы вакуумные ламинаторы. Они состоят из одной или многих нагреваемых и эвакуируемых камер, в которых первая стеклянная пластина и вторая стеклянная пластина наслаиваются друг на друга в течение, например, примерно 60 минут при пониженных давлениях от 0,01 мбар до 800 мбар (1 Па - 80 кПа) и температурах от 80°С до 170°С.
Кроме того, изобретение включает применение
соответствующего изобретению оконного стекла с электрическим контактированием в строениях, в частности, во входной зоне, в оконных проемах, в области крыши или фасадной области, в качестве встраиваемой детали в мебели и в приборах, в средствах передвижения для перемещения по земле, по воздуху или по воде, в частности, в поездах, судах и автомобилях, например, в качестве ветрового стекла, заднего стекла, бокового стекла и/или остекления крыши.
Далее изобретение разъясняется подробнее с помощью чертежа и примеров осуществления. Чертеж представляет собой схематическое изображение и выполнен не в масштабе. Чертеж никоим образом не ограничивает изобретение.
Как показано:
фиг.1А представляет вид сверху конструкции
соответствующего изобретению оконного стекла с электрическим нагревающим слоем,
фиг.1В представляет изображение поперечного сечения вдоль линии А-А' разреза через оконное стекло согласно фиг.1А,
фиг.1С представляет увеличенное изображение одного участка из фиг.1А,
фиг.2А представляет вид сверху оконного стекла согласно прототипу в качестве сравнительного примера,
фиг.2В представляет результат моделирования распределения теплопроизводительности согласно фиг.2А,
фиг.2С представляет результат моделирования распределения температур сравнительного примера согласно фиг.2А,
фиг.ЗА представляет вид сверху дополнительного варианта
исполнения соответствующего изобретению оконного стекла,
фиг.ЗВ представляет результат моделирования распределения теплопроизводительности на соответствующем изобретению оконном стекле согласно фиг.ЗА,
фиг.ЗС представляет результат моделирования распределения температур на соответствующем изобретению оконном стекле согласно фиг.ЗА,
фиг. 4 представляет вид сверху дополнительного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла,
фиг.5 представляет вид сверху дополнительного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла, и
фиг. б представляет детализированную технологическую блок-схему одного варианта исполнения соответствующего изобретению способа.
Фиг.1А показывает вид сверху одного примерного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла 100 с электрическим нагревающим слоем. Фиг.1В показывает поперечное сечение соответствующего изобретению оконного стекла 100 из фиг.1А вдоль линии А-А' разреза. Оконное стекло 100 включает первую стеклянную пластину 1 и вторую стеклянную пластину 2, которые соединены друг с другом термопластичным промежуточным слоем 4. Оконное стекло 100 представляет собой, например, оконное стекло автомобиля и, в частности, ветровое стекло легкового автомобиля. Первая стеклянная пластина 1, например, предусмотрена для того, чтобы в смонтированном состоянии быть обращенной к внутреннему помещению. Первая стеклянная пластина 1 и вторая стеклянная пластина 2 состоят из натриево-известкового стекла. Толщина первой стеклянной пластины составляет, например, 1,6 мм, толщина второй стеклянной пластины 2 составляет 2,1 мм. Термопластичный промежуточный слой 4 состоит из поливинилбутираля (PVB) и имеет толщину 0,76 мм. На поверхность III внутренней стороны первой стеклянной пластины 1 нанесен электрический нагревающий слой 3 из электрически проводящего покрытия. Электрический нагревающий слой 3 представляет собой систему слоев, которая, например, содержит три электрически проводящих серебряных слоя, которые
отделены друг от друга диэлектрическими слоями. Если ток протекает через электрический нагревающий слой 3, то он нагревается вследствие своего электрического сопротивления и выделения джоулевого тепла. Электрический нагревающий слой 3 поэтому может быть применен для активного нагревания оконного стекла 100.
Электрический нагревающий слой 3 является протяженным, например, по всей поверхности III первой стеклянной пластины 1, за вычетом окружной непокрытой области в форме рамки с шириной 8 мм. Непокрытая область служит для электрической изоляции между находящимся под напряжением электрическим нагревающим слоем 3 и кузовом автомобиля. Непокрытая область герметично запечатана в результате склеивания с промежуточным слоем 4, чтобы защитить электрический нагревающий слой 3 от повреждений и коррозии.
Для создания электрического контакта на электрическом нагревающем слое 3 в каждом случае размещена первая токосборная шина 5.1 в нижней краевой области и дополнительная вторая токосборная шина 5.2 в верхней краевой области. Токосборные шины 5.1, 5.2 содержат, например, серебряные частицы, и были нанесены методом трафаретной печати и затем подвергнуты обжигу. Длина токосборных шин 5.1, 5.2 приблизительно соответствует протяженности электрического нагревающего слоя 3.
Когда к токосборным шинам 5.1 и 5.2 подводится электрическое напряжение, то равномерный ток протекает через электрический нагревающий слой 3 между токосборными шинами 5.1, 5.2. На каждой токосборной шине 5.1, 5.2 приблизительно посередине размещен подводящий проводник 7. Подводящий проводник 7 представляет собой общеизвестный фольговый проводник. Подводящий проводник 7 через контактную поверхность электропроводно соединен с токосборной шиной 5.1, 5.2, например, с помощью паяльной массы, электрически проводящего клеевого материала или простым наложением и прижимом внутри оконного стекла 100. Фольговый проводник содержит, например, фольгу из луженой меди с шириной 10 мм и толщиной 0,3 мм. Через подводящие проводники 7 токосборные шины 5.1, 5.2 по
соединительному кабелю 13 соединены с источником 14 напряжения, который подает обычное для автомобиля бортовое напряжение, предпочтительно от 12 В до 15 В и, например, около 14 В. В альтернативном варианте источник 14 напряжения также может иметь более высокое напряжение, например, от 35 В до 45 В и, в частности, 42 В.
На верхнем краю оконного стекла 100 размещена, например, третья токосборная шина 5.3 в форме полуокружности, которая электропроводно соединена со второй токосборной шиной 5.2. В альтернативном варианте третья токосборная шина 5.3 может быть прямоугольной, треугольной, трапециевидной или сформированной иным образом. Третья токосборная шина 5.3 имеет ширину, например, 10 мм.
В верхней области оконного стекла 100, примерно посередине ширины оконного стекла, размещена непокрытая зона 8. Непокрытая зона 8 не имеет электрически проводящего материала электрического нагревающего слоя 3. Непокрытая зона 8, например, со всех сторон окружена электрическим нагревающим слоем 3. В альтернативном варианте непокрытая зона 8 может быть размещена на краю электрического нагревающего слоя 3. Площадь непокрытой зоны 8 составляет, например, 1,5 дм2. Длина непокрытой зоны 8 составляет, например, 18 см. Здесь длина означает размер по направлению, которое проходит в направлении пути тока через оконное стекло, то есть в направлении самой короткой соединительной линии между токосборными шинами 5.1, 5.2. В примере автомобильного стекла из фиг.1 длина непокрытой зоны 8 ориентирована по вертикальному направлению, и ширина ориентирована по горизонтальному направлению, параллельно токосборным шинам 5.1, 5.2. Непокрытая зона 8 на своем верхнем конце граничит с токосборной шиной 5.3.
Токосборные шины 5.1, 5.2, 5.3 в представленном примере имеют постоянную толщину, например, около 10 мкм и постоянное удельное электрическое сопротивление, например, 2,3 мкОм-см.
Электрический нагревающий слой 3 имеет четыре разделительных линии 9.1, 9.1', 9.2, 9.2', которые, например, размещены зеркально симметрично относительно непокрытой зоны 8.
В области разделительных линий 9.1, 9.1', 9.2, 9.2'
электрический нагревающий слой 3 прерывается. Разделительные
линии 9.1, 9.1' , 9.2, 9.2' размещены лентообразно вокруг
непокрытой зоны 8 и образуют сегменты 10.1, 10.1', 10.2, 10.2',
10.3, 10.3' в электрическом нагревающем слое 3. Пути 11 тока
направлены через сегменты 10.1, 10.1', 10.2, 10.2' в
электрическом нагревающем слое 3 вокруг непокрытой зоны 8. При
этом, в частности, пути 11 тока в сегментах 10.1, 10.1'
проходят в непосредственном соседстве с непокрытой зоной 8 в
области 12 ниже непокрытой зоны 8. В этой области 12 в
электрическом нагревающем слое 3 согласно прототипу без
разделительных линий достигалась бы лишь незначительная
теплопроизводительность (см. распределение
теплопроизводительности согласно прототипу в фиг.2В).
Фиг.1В схематически показывает поперечное сечение соответствующего изобретению оконного стекла 100 вдоль линии А-А' разреза. Разделительные линии 9.1, 9.1', 9.2, 9.2' имеют ширину di, di> , d2 и d2', например, 100 мкм и, например, нанесены путем лазерного структурирования в электрическом нагревающем слое 3. Разделительные линии 9.1, 9.1', 9.2, 9.2' со столь незначительной шириной оптически едва ли различимы и лишь мало нарушают сквозную видимость через оконное стекло 100, что имеет особую важность для безопасности вождения при использовании в транспортных средствах.
С помощью общеизвестного непрозрачного красочного слоя в качестве покровной декоративной окантовки может быть предотвращено то, что для наблюдателя будет видна область третьей токосборной шины 5.3. Непоказанная здесь декоративная окантовка может быть нанесена, например, на поверхность II внутренней стороны второй стеклянной пластины 2 в форме рамки.
Между подводящим проводником 7 и токосборной шиной 5.1, 5.2 может быть размещена непоказанная здесь контактная лента. Контактная лента служит для простого соединения токосборной шины 5.1, 5.2 с наружным подводящим проводником 7 и расположена, например, перпендикулярно подводящему проводнику 7 и по направлению протяженности токосборной шины 5.1, 5.2.
Контактная лента благоприятно повышает пропускную способность по току токосборной шины 5.1, 5.2. Благодаря этому перетекание электрического тока от токосборной шины 5.1, 5.2 на подводящий проводник 7 распределяется по большей площади, и предотвращаются локальные перегревы, так называемые "горячие точки". Контактная лента, например, по всей площади находится в прямом контакте с токосборной шиной 5.1, 5.2. Например, контактная лента при изготовлении оконного стекла 100 накладывается на токосборную шину 5.1, 5.2 и долговременно стабильно фиксируется термопластичным слоем 4 на токосборной шине 5.1, 5.2. Контактная лента состоит, например, из меди и имеет толщину 100 мкм, ширину 8 мм и длину 5 см. Контактная лента и токосборная шина 5.1, 5.2 предпочтительно находятся в непосредственном контакте. Таким образом, электрическое соединение производится не через паяльную массу или электрически проводящий клеевой материал. Благодаря этому весьма значительно упрощается процесс изготовления оконного стекла 100. Кроме того, предотвращается опасность повреждений токосборной шины 5.1, 5.2, которая возникает при пайке или при нагрузке паяного соединения.
Фиг.1С показывает увеличенное изображение одного участка в области непокрытой зоны 8, и разделительные линии 9.1, 9.2, которые расположены на левой стороне непокрытой зоны 8. Сегмент 10.2 между разделительными линиями 9.1 и 9.2 представлен в качестве примера заштрихованным. Все разделительные линии 9.1, 9.2 заканчиваются на линии б ниже непокрытой области 8. Кроме того, обозначены средняя длина Li сегмента 10.1 и средняя длина Ъг сегмента 10.2. Средняя длина Li составляет, например, 25 см. Средняя длина Ъг составляет, например, 28 см. В одном предпочтительном варианте осуществления изобретения средние длины Li и Ъг выдержаны с приблизительно одинаковой длиной. Средняя длина Ъ сегмента 10.1, 10.2, как правило, определяется изогнутостью разделительных линий и тем самым изгибом сегмента, а также положением верхней токосборной шины 5.2 и, возможно, третьей токосборной шины 5.3. Оптимальная для однородного распределения теплопроизводительности средняя длина Ъ сегмента
10.1, 10.2 может быть определена в рамках простых экспериментов и моделирований.
Фиг. 2 показывает оконное стекло 100 согласно прототипу. Оконное стекло 100 включает первую стеклянную пластину 1 и вторую стеклянную пластину 2, которые соединены между собой термопластичным промежуточным слоем 4. Оконное стекло 100 представляет собой, например, стекло транспортного средства и, в частности, ветровое стекло легкового автомобиля. Первая стеклянная пластина 1 предусмотрена, например, для того, чтобы в смонтированном состоянии быть обращенной к внутреннему помещению. Первая стеклянная пластина 1 и вторая стеклянная пластина 2 состоят из натриево-известкового стекла. Толщина первой стеклянной пластины составляет, например, 1,6 мм, толщина второй стеклянной пластины 2 составляет 2,1 мм. Термопластичный промежуточный слой 4 состоит из поливинилбутираля (PVB) и имеет толщину 0,76 мм. На поверхность III внутренней стороны первой стеклянной пластины 1 нанесен электрический нагревающий слой 3 из электрически проводящего покрытия, который по конструкции соответствует электрическому нагревающему слою 3 из фиг.1А. В отличие от фиг.1А, размещенная на нижнем краю оконного стекла 100 токосборная шина 5.1 имеет два подводящих проводника 7.1, 7.2. Токосборные шины 5.1, 5.2 имеют в каждом случае постоянную толщину, например, 10 мкм и постоянное удельное электрическое сопротивление, например, 2,3 мкОм-см. Кроме того, оконное стекло 100 согласно прототипу отличается от соответствующего изобретению оконного стекла 100 из фиг. 1А тем, что в электрическом нагревающем слое 3 не проведены разделительные линии.
Площадь электрического нагревающего слоя 3 составляет около 0,98 м2. Электрический нагревающий слой 3 в верхней трети оконного стекла и примерно посередине ширины оконного стекла имеет непокрытую область 8. Непокрытая область 8 имеет максимальную ширину, например, 21 см, максимальную длину 2 4 см и общую площадь 4 00 см2.
Оконное стекло на верхнем краю имеет токосборную шину 5.2. Ток подается в токосборную шину 5.2 через подводящий проводник
7, обозначенный стрелкой. Ток протекает через электрический нагревающий слой 3 в токосборную шину 5.1, которая размещена в нижней области оконного стекла 100. Токосборная шина 5.1 на своем правом и своем левом конце соединена в каждом случае с подводящим проводником 7.1, 7.2. Токосборные шины 5.1, 5.2 имеют, например, ширину 16 мм и толщину 10 мкм. Электрический нагревающий слой 3 имеет, например, поверхностное удельное электрическое сопротивление 0,9 Ом/квадрат. Для моделирования методом конечных элементов были приняты напряжение 14 В между нижними подводящими проводниками 7.1, 7.2 и верхним подводящим проводником 7 и температура окружающей среды 22°С. Кроме того, в моделировании было принято время нагрева 12 минут.
Фиг.2В показывает результат моделирования распределения теплопроизводительности на оконном стекле 100 согласно прототипу соответственно фиг.2А без разделительных линий в электрическом нагревающем слое 3. Электрическая мощность оконного стекла составляет 318 Вт.
Фиг.2С показывает результат моделирования распределения температур в сравнительном примере согласно прототипу в соответствии с фиг.2А. Максимальная температура Ттах на оконном стекле 100 составляет 50,7°С, средняя температура Tmitt в области 12 ниже непокрытой зоны 8 составляет 2б,2°С.
Фиг.ЗА показывает вид сверху дополнительного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла 100. Первая стеклянная пластина 1, вторая стеклянная пластина 2, электрический нагревающий слой 3, термопластичный промежуточный слой 4 и наружные подводящие проводники 7, 7.1, 7.2 выполнены так же, как в фиг.2А. Электрический нагревающий слой 3 имеет непокрытую зону 8, которая соответствует зоне из фиг.2А. В верхней области оконного стекла 100 размещена третья токосборная шина 5.3. Кроме того, электрический нагревающий слой 3 в каждом случае имеет восемь разделительных линий 9.19.8, 9.1'-9.8' по обе стороны от непокрытой зоны 8. Разделительными линиями 9.1-9.8, 9.1'-9.8' на каждой из обеих сторон непокрытой зоны 8 в каждом случае образованы восемь сегментов 10.1-10.8, 10.1'-10.8', через которые проходит путь
тока от токосборной шины 5.2 или третьей токосборной шины 5.3 в
области ниже непокрытой зоны 8. Как показали последующие
моделирования, благодаря этому может быть достигнуто
выравнивание распределения теплопроизводительности и
распределения температур на соответствующем изобретению оконном стекле 100. Разделительные линии 9 предпочтительно выполнены в электрическом нагревающем слое 3 лазерным структурированием. Ширина отдельных разделительных линий 9 составляет, например, 100 мкм, благодаря чему видимость сквозь оконное стекло 100 ухудшается лишь в минимальной степени.
Фиг.ЗВ показывает результат моделирования распределения теплопроизводительности на соответствующем изобретению оконном стекле 100. Электрическая мощность оконного стекла 100 составляет 312 Вт.
Фиг.ЗС показывает результат моделирования распределения температур на соответствующем изобретению оконном стекле 100 согласно фиг.ЗА. Максимальная температура Ттах на оконном стекле 100 составляет 54,2°С, средняя температура Tmitt в области 12 ниже непокрытой зоны 8 составляет 32,2°С.
В таблице 1 еще раз обобщены результаты моделирования.
Соответствующее изобретению оконное стекло 100 согласно
фиг.ЗА проявляет отчетливо улучшенные характеристики нагрева
сравнительно с оконным стеклом 100 согласно прототипу в
сравнительном примере из фиг.2А. В частности, в области 12 ниже
непокрытой зоны 8 оконное стекло согласно прототипу имеет
теплопроизводительность всего <150 Вт/м2 и среднюю температуру
около 2б,2°С. Неоднородность распределения
теплопроизводительности ведет к неудовлетворительному действию в отношении оттаивания и против конденсации оконного стекла 100. В центральном поле зрения в области 12 ниже непокрытой зоны 8 характеристики нагрева недостаточны, чтобы обеспечивать безупречную видимость сквозь оконное стекло 100 в зимних погодных условиях.
Соответствующее изобретению оконное стекло 100 согласно фиг.ЗА в критической области 12 ниже непокрытой зоны 8 показывает улучшенные характеристики нагрева. Так, моделирования дали величину теплопроизводительности свыше 300 Вт/м2 и нагревание до средней температуры около 32,2°С в условиях моделирования. Вследствие незначительной ширины разделительных линий видимость сквозь оконное стекло ухудшается лишь минимально и удовлетворяет требованиям, предъявляемым к остеклению транспортных средств.
Этот результат был непредсказуемым и неожиданным для специалиста.
Фиг. 4 показывает вид сверху участка дополнительного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла 100. Первая стеклянная пластина 1 с электрическим нагревающим слоем 3, вторая стеклянная пластина 2, термопластичный промежуточный слой 4 и наружные подводящие проводники 7, 7.1, 7.2 выполнены так же, как в фиг.ЗА. Электрический нагревающий слой 3 имеет непокрытую зону 8 и разделительные линии 9.1-9.4, 9.1'-9.4', которые подразделяют электрический нагревающий слой 3 на многочисленные сегменты 10.1-10.4, 10.1'-10.4'. Сегменты 10.1-10.4, 10.1'-10.4' при этом лентообразно размещены по сторонам непокрытой зоны 8. Кроме того, каждый сегмент 10.1-10.4, 10.1'-10.4' имеет дополнительную токосборную шину 5.3-5.6, 5.3'-5.б'. При этом каждая токосборная шина 5.3-5.6, 5.3'-5.6' непосредственно электропроводно соединена с токосборной шиной 5.2.
Вследствие изогнутости сегментов 10.1-10.4, 10.1'-10.4' путь 11 тока через каждый сегмент 10.1-10.4, 10.1'-10.4' удлиняется, и благодаря постоянному поверхностному удельному электрическому сопротивлению электрического нагревающего слоя 3
повышается омическое сопротивление сегмента 10.1-10.4, 10.1'-
10.4'. Это приводило бы к неоднородному распределению
теплопроизводительности по сравнению с путями тока снаружи
образованных разделительными линиями 9.1-9.4, 9.1'-9.4'
сегментов 10.1-10.4, 10.1'-10.4'. Вследствие укорочения длины
пути 11 тока через сегмент 10.1-10.4, 10.1'-10.4' посредством
дополнительной токосборной шины 5.3-5.6, 5.3'-5.6', по которой
ток подается в сегмент 10.1-10.4, 10.1'-10.4', может быть
достигнуто дополнительное выравнивание распределения
теплопроизводительности и распределения температур в электрически нагреваемом оконном стекле 100. Длина дополнительных токосборных шин 5.3-5.6, 5.3'-5.6' и их размеры, такие как толщина и ширина, могут быть определены в рамках простых экспериментов и моделирований. В представленном примере токосборные шины 5.4-5.6, 5.4'-5.6' выполнены зигзагообразными, причем токосборные шины 5.4, 5.4' изготовлены более толстыми, чем токосборные шины 5.5, 5.5', и эти, опять же, являются более толстыми, чем токосборные шины 5.6, 5.6'. Поэтому токосборные шины 5.4, 5.4' имеют меньшее электрическое сопротивление, чем токосборные шины 5.5, 5.5', и эти, опять же, имеют более низкое электрическое сопротивление, чем токосборные шины 5.6, 5.6'.
Фиг. 5 показывает вид сверху дополнительного варианта исполнения соответствующего изобретению оконного стекла 100. Первая стеклянная пластина 1 с электрическим нагревающим слоем 3 и наружными подводящими проводниками 7, 7.1, 7.2 выполнена так же, как в фиг. 4. Электрический нагревающий слой 3 имеет непокрытую зону 8 и разделительные линии 9.1-9.4, 9.1'-9.4', которые подразделяют электрический нагревающий слой 3 на многочисленные сегменты 10.1-10.4, 10.1'-10.4'. Сегменты 10.110.4, 10.1'-10.4' при этом лентообразно размещены по сторонам непокрытой зоны 8. Сегменты 10.4 и 10.4', которые размещены наиболее отдаленно от непокрытой зоны 8, в каждом случае имеют третью токосборную шину 5.3 и 5.3', которая непосредственно электропроводно соединена с токосборной шиной 5.2. Кроме того, дополнительные расположенные внутри сегменты 10.1-10.3, 10.1'-10.3' в каждом случае имеют низкоомный мостик 15.4-15.6, 15.4'
15.6', который снижает электрическое сопротивление
токопроводящей дорожки через каждый данный сегмент. Низкоомные мостики 15.4-15.6, 15.4'-15.6' состоят, например, из материала токосборной шины 5.2 и имеют более низкое омическое электрическое сопротивление, чем электрический нагревающий слой 3. Низкоомные мостики 15.4-15.6, 15.4'-15.б' при этом не имеют непосредственного электропроводного соединения с токосборной шиной 5.2, но по всей своей длине электропроводно соединены с электрическим нагревающим слоем 3.
Вследствие изогнутости сегментов 10.1-10.4, 10.1'-10.4' путь 11 тока через каждый сегмент 10.1-10.4, 10.1'-10.4' удлиняется, и благодаря постоянному поверхностному удельному электрическому сопротивлению электрического нагревающего слоя 3 повышается омическое сопротивление сегмента 10.1-10.4, 10.1'-10.4'. Это приводило бы к неоднородному распределению теплопроизводительности по сравнению с путями тока снаружи образованных разделительными линиями 9.1-9.4, 9.1'-9.4' сегментов 10.1-10.4, 10.1'-10.4'. Вследствие укорочения длины пути 11 тока через низкоомные мостики 15.4-15.6, 15.4'-15.б' может быть достигнуто дополнительное выравнивание распределения теплопроизводительности и распределения температур в электрически нагреваемом оконном стекле 100. Длина низкоомных мостиков 15.4-15.6, 15.4'-15.6' и их оптимальное электрическое сопротивление могут быть определены в рамках простых экспериментов и моделирований.
Фиг.6 показывает технологическую блок-схему одного примера исполнения соответствующего изобретению способа изготовления электрически нагреваемого оконного стекла 100.
Удалось показать, что соответствующие изобретению оконные стекла 100 с разделительными линиями проявляют явственно улучшенные характеристики нагрева, улучшенную однородность распределения теплопроизводительности и более равномерное распределение температур при более высоких температурах на особенно важных участках оконного стекла. Вместе с тем сквозная видимость через оконное стекло 100 из-за соответствующих изобретению разделительных линий нарушается лишь минимально.
Этот результат был непредсказуемым и неожиданным для специалиста.
Список условных обозначений:
(1) первая стеклянная пластина
(2) вторая стеклянная пластина
(3) электрический нагревающий слой
(4) термопластичный промежуточный слой
(5.1), (5.2), (5.3), (5.4), (5.5) токосборная шина (5.1'), (5.2'), (5.3'), (5.4'), (5.5') токосборная шина
(6) линия
(7) подводящий проводник
(8) непокрытая зона
(9.1), (9.2), (9.3), (9.4), (9.5), (9.6), (9.7), (9.8) разделительная линия
(9.1'), (9.2'), (9.3'), (9.4'), (9.5'), (9.6'), (9.7'), (9.8') разделительная линия
(10.1), (10.2), (10.3), (10.4), (10.5), (10.6), (10.7), (10.8) сегмент
(10.1'), (10.2'), (10.3'), (10.4'), (10.5'), (10.6'), (10.7'), (10.8') сегмент
(11) путь тока
(12) область
(13) соединительный кабель
(14) источник напряжения
(15.4), (15.5), (15.6), (15.4'), (15.5'), (15.6')
низкоомный мостик
(100) оконное стекло
(II) поверхность второй стеклянной пластины 2
(III) поверхность первой стеклянной пластины 1 b, bi, Ьг ширина сегмента 10, 10.1, 10.2
d, di, d2 ширина разделительной линии 9 L, Li, L2 длина сегмента 10, 10.1, 10.2 А-А' линия разреза
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Оконное стекло (100) с электрическим нагревающим слоем
(3), по меньшей мере включающее:
- первую стеклянную пластину (1) с поверхностью (III),
- по меньшей мере один электрический нагревающий слой (3), который нанесен по меньшей мере на часть поверхности (III) и включает непокрытую зону (8),
по меньшей мере две токосборных шины (5.1, 5.2), предусмотренных для подключения к источнику (14) напряжения, которые соединены с электрическим нагревающим слоем (3) таким образом, что между токосборными шинами (5.1, 5.2) сформирована токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева, и
- по меньшей мере одну разделительную линию (9.п), которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой (3) по меньшей мере на два сегмента (10.п, Ю.п+1), при этом п представляет целое число ^1,
причем по меньшей мере один сегмент (Ю.п) лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны (8) таким образом, что токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева проходит, по меньшей мере частично, вокруг непокрытой зоны (8).
2. Оконное стекло (100) по п.1, причем электрический нагревающий слой (3) имеет по меньшей мере две разделительных линии (9.1, 9.2) и предпочтительно от 4 до 30 разделительных линий, которые образуют сегменты (Ю.п), которые, по меньшей мере частично, лентообразно размещены вокруг непокрытой зоны (8) .
3. Оконное стекло (100) по п.1 или п. 2, причем ширина d разделительной линии (9.1, 9.2) составляет от 30 мкм до 200 мкм и предпочтительно от 70 мкм до 140 мкм.
4. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-3, причем ширина bi сегмента (10.1) между непокрытой зоной (8) и ближайшей разделительной линией (9.1) и/или ширина bn между двумя смежными разделительными линиями (9.п, 9.П+1) составляет от 1 см до 15 см.
5. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-4, причем площадь непокрытой зоны (8) составляет от 0,5 дм2 до 15 дм2 и
2.
предпочтительно от 2 дм2 до 8 дм2.
6. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-5, причем средняя длина (Ln) сегмента (Ю.п) отклоняется от среднего значения средних длин Ln менее чем на 2 5%, предпочтительно на величину от 0% до 10% и в особенности предпочтительно на величину от 0% до 5%.
7. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-5, причем в электрическом контакте с первой токосборной шиной (5.1) или второй токосборной шиной (5.2) размещена третья токосборная шина (5.3), которая укорачивает среднюю длину Ln по меньшей мере одного сегмента (Ю.п) и предпочтительно среднюю длину Ln всех сегментов (Ю.п) .
8. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-7, причем по меньшей мере в одном сегменте (Ю.п) размещен низкоомный мостик
(15.п), который снижает электрическое сопротивление вдоль пути тока.
9. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-8, причем токосборная шина (5) и/или низкоомный мостик (Ю.п) выполнены в виде подвергнутой обжигу печатной пасты, которая предпочтительно содержит металлические частицы, частицы металлов и/или частицы углерода и, в частности, частицы серебра и предпочтительно имеет удельное электрическое сопротивление ра от 0,8 мкОм-см до 7,0 мкОм-см и в особенности предпочтительно от 1,0 мкОм-см до 2,5 мкОм-см.
10. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-9, причем поверхность (III) первой стеклянной пластины (1) по всей площади соединена со второй стеклянной пластиной (2) термопластичным промежуточным слоем (4).
11. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-10, причем первая стеклянная пластина (1) и/или вторая стеклянная пластина (2) содержит стекло, предпочтительно листовое стекло, флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натриево-известковое стекло, или полимеры, предпочтительно полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, и/или их смеси.
12. Оконное стекло (100) по одному из п.п.1-11, причем
электрический нагревающий слой (3) представляет собой прозрачное электрически проводящее покрытие, и/или имеет поверхностное удельное электрическое сопротивление от 0,4 Ом/квадрат до 10 Ом/квадрат и предпочтительно от 0,5 Ом/квадрат до 1 Ом/квадрат, и/или содержит серебро (Ад), оксид индия-олова (ITO), легированный фтором оксид олова (Sn02:F) или легированный алюминием оксид цинка (ZnO:Al).
13. Способ изготовления оконного стекла (100) с электрическим нагревающим слоем (3), по меньшей мере включающий:
(a) нанесение электрического нагревающего слоя (3) с непокрытой зоной (8) на поверхность (III) стеклянной пластины (1) ,
(b) нанесение по меньшей мере двух предусмотренных для подключения к источнику (14) напряжения токосборных шин (5.1, 5.2), которые соединены с электрическим нагревающим слоем (3) таким образом, что между токосборными шинами (5.1, 5.2) формируется токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева,
(c) формирование по меньшей мере одной разделительной линии (9.п), которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой (3) по меньшей мере на два сегмента (Ю.п, Ю.п+1), при этом п представляет целое число ^1,
причем по меньшей мере один сегмент (Ю.п) лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны (8) таким образом, что токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева, по меньшей мере частично, проходит вокруг непокрытой зоны (8).
14. Способ по п.13, причем разделительная линия (9) наносится лазерным структурированием.
15. Применение оконного стекла (100) по одному из п.п.1-12
в средствах передвижения для перемещения по земле, по воздуху
или по воде, в частности, в автомобилях, например, в качестве
ветрового стекла, заднего стекла, боковых стекол и/или
остекления крыши, а также в качестве функциональной отдельной
конструкционной детали и в качестве встраиваемой детали в
мебели, в приборах и в зданиях, в частности в качестве
электрических нагревательных элементов, и непокрытой зоны (8) в
качестве коммуникационного окна для передачи данных.
По доверенности
525497
Уровень техники
Фиг.2А
7.3
Tmax-50.7°C
38°C ' 40°C
38°C
36°C 34°C
24oC 1 40°%°C
34°C
Tmitt_26.2°C
28°C^
"32°C / ^ 32?q
же 'же
28°C
7.2
Уровень техники
Нанесение электрического нагревающего слоя (3) с непокрытой зоной (8) на поверхность (III) стеклянной пластины (1) с помощью катодного распыления
Нанесение по меньшей мере двух предусмотренных для подключения к источнику (14) напряжения токосборных шин (5.1, 5.2), которые соединены
с электрическим нагревающим слоем (3) таким образом, что между токосборными шинами (5.1, 5.2) формируется токопроводящая дорожка (11)
для тока нагрева
Формирование по меньшей мере одной разделительной линии (9.1), которая электрически подразделяет электрический нагревающий слой (3) по меньшей
мере на два сегмента (10.1,10.2), причем по меньшей мере один сегмент
(10.1) лентообразно размещен вокруг непокрытой зоны (8) таким образом, что
токопроводящая дорожка (11) для тока нагрева, по меньшей мере частично,
проходит вокруг непокрытой зоны (8)
Размещение термопластичного промежуточного слоя (4) на поверхности (III) первой стеклянной пластины (1) и размещение второй стеклянной пластины (2) на термопластичном промежуточном слое (4)
Соединение первой стеклянной пластины (1) и второй стеклянной пластины (2) посредством термопластичного промежуточного слоя (4) под воздействием тепла, вакуума и/или давления
Фиг.6
3/8
4/8
Фиг.2С
3/8
4/8
Фиг.2С
3/8
4/8
Фиг.2С
3/8
4/8
Фиг.2С
3/8
4/8
Фиг.2С
3/8
4/8
Фиг.2С
5/8
4/8
Фиг.2С
Фиг.ЗС
Фиг.ЗС
7/8
7/8
Фиг.5
Фиг.5
8/8
8/8