具有可電加熱塗層的複合窗片的製作方法

2023-06-20 13:00:11 1

專利名稱：具有可電加熱塗層的複合窗片的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有可電加熱塗層的複合窗片(Verbundscheibe),尤其是可電加熱的汽車窗片。本發明此外涉及本發明的複合窗片作為汽車窗片、尤其是作為用於電動汽車的汽車窗片的應用。
背景技術：
作為電動汽車是指通過電能驅動的汽車。驅動能大多以汽車中的可充電蓄電池和可再充電電池的形式運送或者通過在汽車自身中的燃料電池產生。電動機將電能轉換為用於繼續運動的機械能。電動汽車的車載電壓典型的是100V至400V。由於蓄電池或可再充電電池的儲能器密度有限，因此電動汽車的作用距離受到強烈限制。因此電能的有效利用在電動汽車中具有特殊的重要性。 對電動汽車的玻璃與對具有內燃發動機的汽車的玻璃提出相同的要求。就窗片的可視範圍的大小和結構穩定性來說以下法律規定適用
-ECE R 43 「對安全玻璃和複合玻璃材料的許可的統一規定」以及 -在建造類型檢查§ 22 a StVZO, No. 29 「安全玻璃」中對汽車部件的技術要求。這些規定一般通過複合玻璃窗片來滿足。複合玻璃窗片由兩個或更多單個窗片製成，尤其是由浮法玻璃製成，並且在加熱和壓力下與一個或多個中間層固定地相互連接。中間層大多由諸如聚乙烯丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)的熱塑性塑料製成。汽車窗片的可視場必須保持不被冰和凝結物覆蓋。在具有內燃發動機的汽車中，一般使用發動機熱來加熱空氣流。然後熱的空氣流被偏轉到窗片上。在電動汽車中該方法是不適合的，因為電動汽車沒有發動機熱。由電能來產生熱空氣是低效的。替換的，窗片可以具有電加熱功能。DE 103 52 464 Al公開了一種具有兩個玻璃窗片的複合玻璃窗片。在玻璃窗片之間埋入相互平行分布的導線。如果在這些導線上施加電壓，則有電流流動。玻璃窗片通過流通電流的電阻的焦耳熱生成被加熱。由於設計和安全方面，玻璃中的導線的數目以及這些導線的直徑必須保持得儘可能小。導線被允許在日光中以及晚上在車大燈燈光中在視覺上不被察覺或幾乎不被察覺。更適合的是透明的導電塗層，如由DE 103 33 618 B3已知的。在該文獻中，玻璃窗片具有可電加熱的銀層。基於薄的銀層的塗層可以成本有利地製造並且抗老化。這些層一般具有在I歐姆/平方至5歐姆/平方的範圍內的面電阻。用於在42V電壓時的運行的汽車擋風玻璃的總電阻根據電接頭的位置和加熱功率大約是2歐姆至4歐姆。具有在該範圍內的電阻的塗層不適用於超過100V的運行電壓。例如通過電源件將超過100V的運行電壓降低到42V或14V是低能效的。透明的導電塗層的電阻必須被選擇為使得複合窗片不會由於過熱而受到損壞。此夕卜，在用裸露的皮膚觸及加熱的玻璃窗片時不允許存在燃燒的危險。塗層尤其是必須被設定尺寸為，使得在所施加的運行電壓時在30分鐘的持續時間之後複合窗片上沒有位置具有>75 °C的溫度。

發明內容
本發明的任務在於提供一種具有透明的導電塗層的複合窗片，所述複合窗片適用於100V至400V的運行電壓並且具有300W/m2至1000W/m2的加熱功率。可加熱塗層在此應當可以成本有利地製造並且能承受老化。本發明的任務根據本發明通過根據權利要求I的具有可電加熱塗層的複合窗片解決。優選的實施方式由從屬權利要求給出。複合窗片的應用由其它權利要求給出。本發明的複合窗片包括至少兩個與至少一個中間層相互連接的窗片。作為窗片基本上所有透明的、電絕緣襯底都合適，它們在本發明複合窗片的製造和應用條件下在熱和化學方面穩定以及尺寸穩定。窗片優選包含玻璃，尤其是扁平玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鈣鈉玻璃，或者包含透明塑料，優選剛性的透明塑料，尤其是聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙 烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚醯胺、聚酯、聚氯乙烯和/或它們的混合物。合適玻璃的示例由歐洲專利EP O 847 965 BI的記錄號為DE 697 31 268 T2的德語翻譯，第8頁，
段已知。在本發明複合窗片的優選實施方式中，至少一個窗片包含玻璃並且至少一個窗片包含塑料。尤其是在本發明作為汽車窗片的應用中，位於外部的窗片包含玻璃，而位於內部的窗片包含塑料。窗片的厚度可很寬地變化並由此優良地與具體情況的要求匹配。優選的，使用具有I. Omm至25mm以及優選I. 4mm至2. Imm的標準厚度的窗片。窗片的大小可很寬地變化並且適應於本發明應用的大小。窗片可以具有任意的三維形狀。優選的，該三維形狀不具有陰影區，從而該三維形狀例如可以通過陰極濺射而被塗層。優選的，襯底是平坦的或者在空間的一個方向或多個方向上略微或強烈地彎曲。尤其是使用平坦的襯底。窗片可以無色或有色。窗片通過中間層相互連接。中間層優選包含熱塑性塑料，如聚乙烯丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)、聚乙烯對苯二酸酯(PET)或多個熱塑性塑料層，優選具有O. 3mm至O. 9mm的厚度。本發明複合窗片的各個窗片中的至少一個窗片在內測上塗有透明的導電塗層。內側在此意味著朝向中間層的每一側。本發明的透明的導電塗層對於電磁福射、優選波長為300至1300nm的電磁輻射來說、尤其是對可見光來說是可穿透的。「可穿透」意味著複合窗片的總透射率符合法律規定並且尤其是對於可見光來說優選>70%並且尤其是>80%。這樣的塗層由DE 20 2008 017 611 Ul和EP O 847 965 BI已知。所述塗層一般由諸如銀層或含銀的金屬合金的金屬層製成，所述金屬層嵌入在至少兩個由金屬氧化物類型的介電材料製成的塗層之間。金屬氧化物優選包含氧化鋅、氧化錫、氧化銦、氧化鈦、氧化矽、氧化鋁等等以及其中一種或多種的組合。所述介電材料還可以包含氮化矽、碳化矽或氮化鋁。優選的，使用具有多個金屬層的金屬層系統，其中各個金屬層被至少一個由介電材料製成的層分開。該層結構一般化地通過沉積過程序列來獲得，該沉積過程序列通過諸如由磁場支持的陰極濺射的真空方法來執行。在銀層的兩側上還可以設置非常精細的、尤其是包含鈦或鈮的金屬層。下面的金屬層用作粘附和結晶層。上面的金屬層用作保護和吸氣層，以便在其它處理步驟中防止銀髮生變化。
透明的導電塗層的厚度可以很寬地變化並且與具體情況的要求相匹配。在此重要的是，導電的透明塗層的厚度不允許高到使該塗層對於電磁輻射、優選波長為300至1300nm的電磁輻射以及尤其是可見光來說是不可穿透的。根據本發明所使用的銀層系統具有I歐姆/平方至10歐姆/平方、優選3歐姆/平方至5歐姆/平方的面電阻。在本發明複合窗片的有利設計中，在窗片的至少一個內側上具有至少一個透明的導電層。窗片的內側在此意味著朝向熱塑性中間層的每一側。在窗片複合物由兩個窗片組成的情況下，透明的導電層可以位於一個或另一個窗片的內側上。可替換的，還可以分別在兩個內側的每一個上具有透明的導電層。在窗片複合物由多於兩個窗片組成的情況下，還可以在這些窗片的多個內側上具有多個透明的導電層。可替換的，透明的導電塗層可以嵌入在兩個熱塑性中間層之間。於是透明的導電塗層優選被施加在載體膜或載體窗片上。載體膜或載體窗片優選包含聚合物，尤其是聚乙烯丁醛(PVB)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯(PU)、聚乙烯對苯二酸酯(PET)或它們的組合。透明的導電塗層與尤其是條紋狀或帶狀的匯集導體，即所謂的總線條連接以傳輸 電功率。合適匯集導體的示例由DE 103 33 618 B3和EPO 025 755 BI已知。匯集導體用於將加熱電流很寬分布地引入塗層中。匯集導體通過印刷導電膏來製造，所述導電膏在玻璃窗片彎曲之前和/或彎曲時被煅燒。導電膏優選包含銀顆粒和玻璃原料。經過煅燒的銀膏的層厚尤其是5 μ m至20 μ m。在本發明匯集導體的替換設計中，使用薄的和窄的金屬箔條或金屬線作為匯集導體，它們優選包含銅和/或鋁，尤其是使用厚度為50 μ m的銅箔條。銅箔條的寬度優選是Imm至10mm。金屬箔條或金屬線在將複合層組合在一起時被施加在塗層上。在稍後的熱壓處理中，通過熱和壓力的作用實現匯集導體與塗層之間的可靠的電接觸。但是塗層與匯集導體之間的電接觸也可以通過堆焊或用導電粘合劑的粘接來製造。本發明的複合窗片尤其是包括至少兩個與透明的導電塗層連接的匯集導體，其中第一匯集導體與為了與電壓源的一個極連接而設置的第一輸入引線電連接，並且第二匯集導體與為了與該電壓源的另一極連接而設置的第二輸入引線電連接。此外，複合窗片包括其它沒有輸入引線的匯集導體。作為用於在複合窗片的內部接觸匯集導體的輸入引線，在汽車領域中通常使用箔導體。箔導體的示例在 DE 42 35 063 AUDE 20 2004 019 286 Ul 和 DE 93 13 394 Ul 中描述。柔性的箔導體，有時也稱為扁平導體或扁平帶導體，優選由厚度為O. 03mm至O. Imm和寬度為2mm至16mm的鍍錫銅帶製成。銅已被證明適用於這樣的導體線路，因為其擁有良好的導電性並且可很好地處理成箔。同時材料成本很低。也可以使用其它可以被處理成箔的導電材料。對此的示例是金、銀或錫及其合金。鍍錫銅帶為了電絕緣和為了穩定而被施加在由塑料製成的載體材料上或者在兩側與該載體材料一起層壓。該絕緣材料一般包含基於聚醯亞胺的O. 025mm至O. 05mm厚的箔。同樣可以使用具有所要求的絕緣特性的其它塑料或材料。在箔導體帶中可以存在多個相互電絕緣的導電層。適用於接觸複合窗片中的導電層的箔導體僅具有O. 3mm的總厚度。這樣薄的箔導體可以毫無困難地嵌入在熱塑性粘接層中的各個窗片之間。替換的，也可以將薄的金屬線用作輸入引線。金屬線尤其是包含銅、鎢、金、銀或鋁或這些金屬中至少兩種的合金。所述合金還可以包含鑰、錸、鋨、銥、鈀或鉬。輸入引線從複合窗片中引出並且優選經由控制電氣設備與提供運行電壓的電壓源連接。
本發明的透明的導電塗層具有將該塗層分成至少逐段地相互電絕緣的區域的凹口。這些凹口可以將塗層尤其是分為相互完全電絕緣的區域。相互完全電絕緣的區域通過沒有輸入引線的匯集導體串聯地或並聯地相互電連接。替換的或與此組合的，凹口可以僅逐段地劃分塗層，使得塗層區域連續。其結果是電流曲折形地流過塗層。由此通過塗層延長了電流路徑並且提高了塗層的總電阻。在本發明的複合窗片中將凹口布置和構成為，使得塗層具有這樣的電阻，使得在運行電壓處於高於100V至400V的範圍中時可以產生300W/m2至1000W/m2的加熱功率。用於實現期望的總電阻的凹口的精確數目、位置和長度可以通過簡單的試驗或模擬來確定。尤其是線形的凹口優選被設計為，使得透過複合窗片的透視僅受到極少地幹擾或者沒有受到幹擾，並且得到儘可能均勻的加熱功率分布。為此目的，凹口具有儘可能小的寬度(垂直於伸長的尺寸)。在第一近似中由以下公式得到電流路徑的長度I :
權利要求
1.具有可電加熱塗層(2)的複合窗片(1)，包括 -至少兩個窗片(I. I, I. 2)， -與窗片(I. 1，I. 2)相互連接的中間層(7)， -在至少一個窗片(I. I, 1.2)的至少一個朝向中間層(7)的側上的至少一個透明的導電塗層(2)，以及 -至少兩個與透明的導電塗層(2)連接的匯集導體(3. 1-3. 5)，其中第一匯集導體(3. I)與為了與電壓源的一個極連接而設置的第一輸入引線(5. I)電連接，並且第二匯集導體(3. 2)與為了與該電壓源的另一極連接而設置的第二輸入引線(5. 2)電連接， 其中透明的導電塗層(2) -包含銀， -具有I歐姆/平方至10歐姆/平方的面電阻，以及 -具有η個凹口(4. 1-4. 4)，其中η是彡2的整數，所述η個凹口將塗層(2)分成多個區域(2. 1-2. 4)，其中所述塗層區域(2. 1-2.4)彼此電串聯連接，以及其中所述凹口(4. 1-4. 4)被構成為，使得透明的導電塗層(2)的電阻在由所述電壓源提供的運行電壓處於高於100V至400V的範圍中、尤其是處於280V至400V的範圍中時導致300W/m2至1000W/m2的加熱功率，以及其中導電塗層(2)的位於第一匯集導體(3. I)和第二匯集導體(3. 2)之間的最短幾何距離(11)的區域中的塗層片段(12)被多個這樣的凹口(4. 1-4. 4)電中斷，其中凹口(4. 1-4.4)的數目依據所設置的運行電壓的大小被選擇為，使得各個將兩個彼此相鄰的塗層區域(2. 1-2. 4)相互電分隔的凹口(4. 1-4. 4)上的電壓降小於該凹口(4. 1-4.4)的擊穿電壓。
2.根據權利要求I的複合窗片，其中彼此相鄰的塗層區域(2.1-2. 4)被相應的凹口(4)完全相互電絕緣，並且被沒有輸入引線(5. I, 5. 2)的匯集導體(3. 3-3. 5)相互電連接。
3.根據權利要求I或2的複合窗片，其中彼此相鄰的塗層區域(2.1-2. 4)被相應的凹口(4)逐段地相互電絕緣,但是構成為連續的。
4.根據權利要求I至3之一的複合窗片，其中凹口(4.1-4. 4)分別具有這樣的寬度，即所設置的運行電壓大於該凹口的電擊穿電壓。
5.根據權利要求I至4之一的複合窗片，其中窗片(I.1，I. 2)包含玻璃，例如扁平玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼矽酸鹽玻璃、鈣鈉玻璃，或包括聚合物，例如聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯和/或它們的混合物。
6.根據權利要求I至5之一的複合窗片，其中透明的導電塗層(2)具有優選3歐姆/平方至5歐姆/平方的面電阻。
7.根據權利要求I至6之一的複合窗片，其中透明的導電塗層(2)在窗片(I.1,1-2)的一側的面積的至少90%上延伸。
8.根據權利要求I至7之一的複合窗片，其中凹口(4.1-4. 4)通過雷射結構化、機械磨蝕或通過化學或物理蝕刻引入到導電塗層(2)中。
9.根據權利要求I至8之一的複合窗片,其中匯集導體(3.1-3. 5)布置在複合窗片(I)的在安裝位置中豎直的邊緣(9. I, 9. 2)處。
10.根據權利要求I至9之一的複合窗片，其中第一匯集導體(3.I)和第二匯集導體(3. 2)分別布置在複合窗片(I)的一側的邊緣(9. 1-9. 4)處。
11.根據權利要求I至10之一的複合窗片在用於陸地、空中或水中交通的移動裝置中、尤其是在汽車中例如作為擋風玻璃、尾窗、側窗和/或天窗的應用。
12.根據權利要求I至10之一的複合窗片作為汽車窗片在具有超過100V至400V範圍中的車載電壓的移動裝置中的應用。
13.根據權利要求I至10之一的複合窗片作為汽車中的汽車窗片的應用，所述汽車通過轉換電能被驅動，尤其是在電動汽車中，所述電能優選從蓄電池、可重複充電的電池、燃料電池或內燃發動機驅動的發電機中轉換。
14.根據權利要求I至10之一的複合窗片作為混合電動汽車中的汽車窗片的應用，所述混合電動汽車除了轉換電能之外還通過轉換其它能量形式被驅動。
全文摘要
本發明涉及一種具有可電加熱塗層的複合窗片，該複合窗片包括至少兩個窗片；與窗片相互連接的中間層；在至少一個窗片的至少一個朝向中間層的側上的至少一個透明的導電塗層；以及至少兩個與透明的導電塗層連接的匯集導體，其中第一匯集導體與為了與電壓源的一個極連接而設置的第一輸入引線電連接，並且第二匯集導體與為了與該電壓源的另一極連接而設置的第二輸入引線電連接。透明的導電塗層包含銀，具有1歐姆/平方至10歐姆/平方的面電阻，以及具有n個凹口，其中n是＞2的整數，所述n個凹口將該塗層分成多個塗層區域，其中所述塗層區域彼此電串聯連接，以及其中所述凹口被構成為，使得透明的導電塗層的電阻在由所述電壓源提供的運行電壓處於高於100V至400V的範圍中、尤其是處於280V至400V的範圍中時導致300W/m2至1000W/m2的加熱功率，以及其中導電塗層的位於第一匯集導體和第二匯集導體之間的最短幾何距離的區域中的塗層片段被多個凹口電中斷，其中凹口的數目依據所設置的運行電壓的大小被選擇為，使得各個將兩個彼此相鄰的塗層區域相互電分隔的凹口上的電壓降小於該凹口的擊穿電壓。
文檔編號B60S1/02GK102960053SQ201180033629
公開日2013年3月6日 申請日期2011年7月6日 優先權日2010年7月7日
發明者V.奧費爾曼, A.施拉布, M.梅爾歇爾, S.利辛斯基 申請人:法國聖戈班玻璃廠