Композитное оконное стекло с электрически нагреваемым покрытием

Есть еще 4 страницы.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Композитное оконное стекло (1) с электрически нагреваемым покрытием (2), включающее

по меньшей мере две стеклянные пластины (1.1, 1.2),

промежуточный слой (7), который соединяет стеклянные пластины (1.1, 1.2) друг с другом,

по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие (2) по меньшей мере на одной обращенной к промежуточному слою (7) стороне по меньшей мере одной из стеклянных пластин (1.1, 1.2), и

по меньшей мере две токопроводящие шины (3.1-3.5), которые соединены с прозрачным электропроводным покрытием (2), причем первая токопроводящая шина (3.1) электрически соединена с первым предусмотренным для соединения с одним полюсом источника напряжения питающим проводом (5.1), а вторая токопроводящая шина (3.2) электрически соединена со вторым предусмотренным для соединения с другим полюсом источника напряжения питающим проводом (5.2), причем прозрачное электропроводное покрытие (2)

содержит серебро,

имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление от 1 до 10 Ом/квадрат и

имеет "n" вырезов (4.1-4.4), причем "n" является целым числом, больше или равным 2, которые разделяют покрытие (2) на множество участков (2.1-2.4) покрытия, причем участки (2.1-2.4) покрытия последовательно электрически соединены между собой, и вырезы (4.1-4.4) выполнены таким образом, что электрическое сопротивление прозрачного электропроводного покрытия (2) при создаваемом источником питания рабочем напряжении в диапазоне от более 100 до 400 В, в частности в диапазоне от 280 до 400 В, обеспечивает теплопроизводительность от 300 до 1000 Вт/м2, и находящийся в области кратчайшего геометрического расстояния (11) между первой токопроводящей шиной (3.1) и второй токопроводящей шиной (3.2) участок (12) покрытия в электропроводном покрытии (2) электрически разделен множеством таких вырезов (4.1-4.4), причем количество вырезов (4.1-4.4) соответствует значению, при котором при подаче на токопроводящие шины предусмотренного рабочего напряжения падение напряжения на одном отдельном вырезе (4.1-4.4), которым электрически отделены друг от друга два смежных между собой участка (2.1-2.4) покрытия, является меньшим, чем напряжение пробоя выреза (4.1-4.4),

причем каждый из вырезов (4.1-4.4) имеет такую ширину, что предусмотренное рабочее напряжение является более высоким, чем их напряжение электрического пробоя.

2. Композитное оконное стекло по п.1, в котором смежные между собой участки (2.1-2.4) покрытия полностью изолированы друг от друга данным вырезом (4) и электрически соединены друг с другом токопроводящей шиной (3.3-3.5) без питающего провода (5.1, 5.2).

3. Композитное оконное стекло по п.1 или 2, в котором смежные между собой участки (2.1-2.4) покрытия частично изолированы друг от друга данным вырезом (4), но выполнены тесно примыкающими друг к другу.

4. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-3, в котором стеклянные пластины (1.1, 1.2) содержат стекло, например листовое стекло, листовое флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натрий-кальциевое стекло, или полимеры, например полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат и/или их смеси.

5. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-4, в котором прозрачное электропроводное покрытие (2) имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление предпочтительно от 3 до 5 Ом/квадрат.

6. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-5, в котором прозрачное электропроводное покрытие (2) расположено на по меньшей мере 90% площади одной стороны стеклянных пластин (1.1, 1.2).

7. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-6, в котором вырезы (4.1-4.4) в электропроводном покрытии (2) выполнены лазерным структурированием, механическим удалением или химическим или физическим травлением.

8. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-7, в котором токопроводящие шины (3.1-3.5) размещены на вертикальных в монтажном положении кромках (9.1, 9.2) композитного оконного стекла (1).

9. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-8, в котором первая токопроводящая шина. (3.1) и вторая токопроводящая шина (3.2) размещены на кромке (9.1-9.4) одной стороны композитного оконного стекла (1).

Рисунок 1

Текст

Смотреть все

КОМПОЗИТНОЕ ОКОННОЕ СТЕКЛО С ЭЛЕКТРИЧЕСКИ НАГРЕВАЕМЫМ ПОКРЫТИЕМ Изобретение относится к композитному оконному стеклу с электрически нагреваемым покрытием, которое включает по меньшей мере две стеклянных пластины; промежуточный слой,который соединяет стеклянные пластины друг с другом; по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие по меньшей мере на одной обращенной к промежуточному слою стороне по меньшей мере одной из стеклянных пластин и по меньшей мере две токопроводящих шины, которые соединены с прозрачным электропроводным покрытием, причем первая токопроводящая шина электрически соединена с первым предусмотренным для соединения с одним полюсом источника напряжения питающим проводом, а вторая токопроводящая шина электрически соединена со вторым предусмотренным для соединения с другим полюсом источника напряжения питающим проводом. Прозрачное электропроводное покрытие содержит серебро, имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление от 1 до 10 Ом/квадрат и имеет "n" вырезов, причем "n" является целым числом, больше или равным 2, которые разделяют покрытие на множество участков покрытия, причем участки покрытия последовательно электрически соединены между собой и вырезы выполнены таким образом, что электрическое сопротивление прозрачного электропроводного покрытия при создаваемом источником питания рабочем напряжении в диапазоне от более 100 до 400 В, в частности в диапазоне от 280 до 400 В, обеспечивает теплопроизводительность от 300 до 1000 Вт/м 2, и находящийся в области кратчайшего геометрического расстояния между первой токопроводящей шиной и второй токопроводящей шиной участок покрытия в электропроводном покрытии электрически разделен множеством вырезов, причем число вырезов выбирается в зависимости от величины предусмотренного рабочего напряжения таким образом, что падение напряжения на одном отдельном вырезе, которым электрически отделены друг от друга два смежных между собой участка покрытия, является меньшим, чем напряжение пробоя выреза. Изобретение относится к композитному оконному стеклу с электрически нагреваемым покрытием,в частности, электрически нагреваемому оконному стеклу для транспортных средств. Кроме того, изобретение относится к применению соответствующего изобретению композитного оконного стекла в качестве оконного стекла в транспортном средстве, в частности в качестве автомобильного оконного стекла для электромобиля. Термином "электромобиль" обозначают автомобили, которые приводятся в движение электрической энергией. Энергия привода главным образом подводится в транспортное средство в форме заряжаемых аккумуляторов и перезаряжаемых батарей, или с помощью топливных элементов в самом транспортном средстве. Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую энергию для передвижения. Напряжение бортового источника электромобилей типично составляет от 100 до 400 В. Вследствие ограниченной плотности энергии, запасаемой в аккумуляторах или перезаряжаемых батареях, запас хода электромобилей сильно ограничен. Поэтому особенное значение имеет эффективное использование электрической энергии в электромобилях. К остеклению электромобилей предъявляются такие же требования, как к остеклению автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. В отношении величины поля зрения и конструкционной стабильности оконных стекол действительны следующие законодательные предписания:ECE R 43: "единые нормативы для лицензирования безопасных стекол и композитных стеклянных материалов", а также технические требования к деталям транспортных средств при конструкционных испытаниях,22 а инструкции StVZO ("Технические требования к эксплуатации безрельсового транспорта"),29 "Безопасное стекло". Как правило, эти предписания исполняются при использовании композитных оконных стекол. Композитные оконные стекла состоят из двух или нескольких отдельных стеклянных пластин, в частности, из листового флоат-стекла, и прочно соединены друг с другом одним или более промежуточными слоями при нагревании и под давлением. Промежуточные слои главным образом состоят из термопластических полимеров, таких как поливинилбутираль (PVB) или этиленвинилацетатный сополимер(EVA). Зона обзора оконного стекла транспортного средства должна поддерживаться свободной ото льда и налета. В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания, как правило, используется тепло от двигателя, чтобы нагревать воздушный поток. Поток теплого воздуха затем направляется на оконные стекла. В случае электромобилей этот способ непригоден, так как электромобиль не располагает теплом от двигателя. Создание теплого воздуха с использованием электрической энергии является малоэффективным. В альтернативном варианте оконное стекло может иметь функцию электрического обогрева. Патентный документ DE 10352464 A1 представляет композитное оконное стекло с двумя стеклянными пластинами. Между стеклянными пластинами проложены проходящие параллельно друг другу проволоки. Когда к проволокам подводится напряжение, протекает электрический ток. Стеклянная пластина нагревается вследствие выделения Джоулевой теплоты в резистивных элементах, по которым протекает ток. Ввиду конструктивных аспектов и по соображениям безопасности число проволок в стекле, а также диаметр проволок должны поддерживаться настолько малыми, насколько возможно. Проволоки при дневном свете и ночью в свете автомобильных фар должны быть визуально неразличимыми или едва заметными. Лучше всего пригодны прозрачные электропроводные покрытия, такие как известны из патентного документа DE 10333618 B3. Там стеклянная пластина имеет электрически нагреваемый серебряный слой. Покрытия на основе тонких серебряных слоев могут быть получены с оптимальными затратами и являются устойчивыми к старению. Как правило, слои имеют значения удельного поверхностного электрического сопротивления в диапазоне от 1 до 5 Ом/квадрат. Суммарное электрическое сопротивление автомобильного ветрового стекла для работы при напряжении 42 В составляет в зависимости от положения электрического подключения и теплопроизводительности от около 2 до 4 Ом. Покрытия с величинами электрического сопротивления в этом диапазоне непригодны для значений рабочего напряжения свыше 100 В. Снижение значений рабочего напряжения от более чем 100 до 42 или 14 В, например, с помощью блока питания, является энергетически малоэффективным. Электрическое сопротивление прозрачного электропроводного покрытия должно быть подобрано так, чтобы композитное оконное стекло не было повреждено вследствие перегрева. Кроме того, не должна возникать никакая опасность ожогов при контакте нагретой стеклянной пластины с обнаженной кожей. Покрытию, в частности, должны быть приданы такие размеры, что при приложенном рабочем напряжении по истечении 30-минутного периода времени ни одно место на композитном оконном стекле не должно иметь температуру больше 75C. Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы создать композитное оконное стекло с прозрачным электропроводным покрытием, которое пригодно для рабочего напряжения от 100 до 400 В и имеет теплопроизводительность от 300 до 1000 Вт/м 2. При этом нагреваемое покрытие должно быть получаемым с оптимальными затратами и устойчивым к старению. Задача настоящего изобретения соответственно изобретению решена с помощью композитного оконного стекла с электрически нагреваемым покрытием согласно п.1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты исполнения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения. Применение композитного оконного стекла следует из дополнительных пунктов формулы изобретения. Соответствующее изобретению композитное оконное стекло содержит по меньшей мере две стеклянных пластины, которые соединены между собой по меньшей мере одним промежуточным слоем. В качестве стеклянных пластин в принципе пригодны все прозрачные электрически изолированные подложки, которые в условиях изготовления и применения соответствующего изобретению композитного оконного стекла являются термически и химически устойчивыми, а также имеющими размерную стабильность. Стеклянные пластины предпочтительно содержат стекло, особенно предпочтительно листовое стекло, листовое флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натрий-кальциевое стекло или прозрачные полимеры, преимущественно твердые прозрачные полимеры, в частности, полиэтилен, полипропилен, поликарбонат, полиметилметакрилат, полистирол, полиамид, сложный полиэфир, поливинилхлорид и/или их смеси. Примеры пригодных стекол известны из немецкого перевода европейского патента EP 0847965 B1 с номером документа DE 69731268 T2, страница 8, абзац [0053]. В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла по меньшей мере одна из пластин содержит стекло, и по меньшей мере одна из пластин содержит полимер. В частности, при соответствующем изобретению применении в качестве автомобильного оконного стекла размещенная снаружи пластина содержит стекло, а расположенная внутри пластина содержит полимер. Толщина стеклянных пластин может варьировать в широких пределах и тем самым наилучшим образом может быть приспособлена к требованиям конкретной ситуации. Стеклянные пластины преимущественно применяются со стандартными толщинами от 1,0 до 25 мм, и предпочтительно от 1,4 до 2,1 мм. Размер стеклянных пластин может варьироваться в широких пределах и следует используемой соответственно изобретению величине. Стеклянные пластины могут иметь произвольную трехмерную форму. Трехмерная форма предпочтительно не имеет затененных зон, так что она может быть покрыта, например, катодным распылением. Подложки предпочтительно являются планарными или слегка или же сильно изогнутыми в одном направлении или в нескольких направлениях. В частности, используются планарные подложки. Стеклянные пластины могут быть бесцветными или окрашенными. Стеклянные пластины соединены друг с другом посредством промежуточных слоев. Промежуточные слои предпочтительно содержат термопластические полимеры, такие как поливинилбутираль (PVB),этиленвинилацетатный сополимер (EVA), полиуретан (PU), полиэтилентерефталат (PET) или множество этих слоев, предпочтительно с толщинами от 0,3 до 0,9 мм. По меньшей мере одна из отдельных стеклянных пластин соответствующего изобретению композитного оконного стекла на внутренней стороне покрыта прозрачным электропроводным покрытием. Здесь внутренняя сторона означает каждую сторону, обращенную к промежуточному слою. Соответствующее изобретению прозрачное электропроводное покрытие является проницаемым для электромагнитного излучения с длиной волны от 300 до 1300 нм, в частности, для видимого света. "Проницаемый" означает, что коэффициент полного светопропускания композитного оконного стекла соответствует законодательным предписаниям и, в частности, составляет для видимого света предпочтительно больше 70%, и, в частности, больше 80%. Такие покрытия известны из патентных документов DE 202008017611U1 и EP 0847965 B1. Как правило, они состоят из одного металлического слоя, такого как слой серебра или содержащего серебро металлического сплава, который уложен между по меньшей мере двумя покрытиями из диэлектрического материала типа оксида металла. Оксид металла предпочтительно содержит оксид цинка, оксид олова, оксид индия, оксид титана, оксид кремния, оксид алюминия или тому подобные, а также комбинации одного или многих из них. Диэлектрический материал также может содержать нитрид кремния, карбид кремния или нитрид алюминия. Предпочтительно применяются системы металлических слоев с множеством металлических слоев, причем отдельные металлические слои разделены по меньшей мере одним слоем из диэлектрического материала. Эта слоистая конструкция в основном получается в последовательных процессах осаждения, которые проводятся в условиях вакуумирования, таких как катодное распыление в магнитном поле. На обеих сторонах серебряного слоя могут быть также предусмотрены очень тонкие металлические слои, которые, в частности, содержат титан или ниобий. Нижний металлический слой служит в качестве связующего и кристаллизационного слоя. Верхний металлический слой служит в качестве защитного и геттерного (газопоглотительного) слоя, чтобы предотвращать изменение серебра во время последующих производственных этапов. Толщина прозрачного электропроводного покрытия может варьировать в широких пределах, и может быть приспособлена к требованиям конкретной ситуации. При этом является существенным, что электропроводное прозрачное покрытие не должно иметь настолько большую толщину, чтобы быть непроницаемым для электромагнитного излучения с длиной волны от 300 до 1300 нм, и, в частности, видимого света. Используемые согласно изобретению системы слоев серебра имеют удельное поверхностное электрическое сопротивление от 1 до 10 Ом/квадрат, предпочтительно от 3 до 5 Ом/квадрат. В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла по меньшей мере один прозрачный электропроводный слой находится по меньшей мере на одной из внутренних сторон стеклянных пластин. Внутренняя сторона стеклянной пластины здесь означает каждую сторону, обращенную к термопластическому промежуточному слою. В случае оконного композита из двух стеклянных пластин прозрачный электропроводный слой может находиться на внутренней стороне одной или другой из стеклянных пластин. В альтернативном варианте прозрачный электропроводный слой может находиться также на каждой из обеих внутренних сторон. В случае оконного композита из более чем двух стеклянных пластин множество прозрачных электропроводных слоев может находиться также на множестве внутренних сторон стеклянных пластин. В альтернативном варианте один прозрачный электропроводный слой может быть размещен между двумя термопластическими промежуточными слоями. Тогда прозрачное электропроводное покрытие предпочтительно наносится на несущую пленочную подложку или пластинчатую подложку. Пленочная подложка или пластинчатая подложка предпочтительно содержит полимер, в частности, поливинилбутираль (PVB), этиленвинилацетатный сополимер (EVA), полиуретан (PU), полиэтилентерефталат (PET) или их комбинации. Прозрачное электропроводное покрытие соединено, в частности, с полосовидными или лентообразными магистральными проводниками, так называемыми токопроводящими шинами, для передачи электрической мощности. Примеры пригодных токопроводящих шин известны из патентных документов DE 10333618 B3 и EP 0025755 B1. Токопроводящие шины служат для широко распределенного введения тока нагрева в покрытие. Токопроводящие шины выполнены путем печати электропроводной пастой,которая подвергается обжигу перед изгибанием и/или при изгибании стеклянных пластин. Электропроводная паста предпочтительно содержит частицы серебра и стеклофритту. Толщина слоя подвергнутой обжигу содержащей серебро пасты составляет, в частности, от 5 до 20 мкм. В альтернативном варианте исполнения соответствующих изобретению токопроводящих шин используются тонкие и узкие полоски из металлической фольги или металлические проволоки в качестве магистральных проводников, которые предпочтительно содержат медь и/или алюминий, в частности,применяются полоски из медной фольги с толщиной 50 мкм. Ширина полосок из медной фольги предпочтительно составляет от 1 до 10 мм. Полоски из металлической фольги или металлические проволоки укладываются на покрытие при сборке композитного оконного стекла. В выполняемом позже процессе обработки в автоклаве под воздействием тепла и давления достигается надежный электрический контакт между токопроводящими шинами и покрытием. Однако электрический контакт между покрытием и токопроводящими шинами может быть обеспечен также припаиванием или приклеиванием с использованием электропроводного клеевого средства. Соответствующее изобретению композитное оконное стекло включает, в частности, по меньшей мере две токопроводящих шины, которые соединены с прозрачным электропроводным покрытием, причем первая токопроводящая шина электрически соединена с первым питающим проводом, предусмотренным для соединения с одним полюсом источника напряжения, и вторая токопроводящая шина электрически соединена со вторым питающим проводом, предусмотренным для соединения с другим полюсом источника напряжения. Кроме того, композитное оконное стекло может включать дополнительные токопроводящие шины без питающего провода. В качестве питающего провода для контактирования с токопроводящими шинами внутри композитного оконного стекла используются обычные в автомобильной отрасли фольговые проводники. Примеры фольговых проводников описаны в патентных документах DE 4235063 A1, DE 202004019286 U1 иDE 9313394 U1. Гибкие фольговые проводники, иногда называемые также плоскими проводниками или плоскими ленточными проводниками, предпочтительно состоят из покрытой оловом медной ленты с толщиной от 0,03 до 0,1 мм и шириной от 2 до 16 мм. Медь оказалась пригодной для таких ленточных проводников, поскольку она имеет хорошую электрическую проводимость, а также хорошую обрабатываемость для получения фольги. Одновременно являются низким расходы на материал. Могут быть также применены другие электропроводные материалы, которые могут быть переработаны в фольгу. Примерами тому являются золото, серебро или олово и их сплавы. Покрытая оловом медная лента для электрической изоляции и для стабилизации нанесена на материал носителя из полимера или ламинирована им с обеих сторон. Изоляционный материал, как правило, содержит пленку на основе полиимида с толщиной от 0,025 до 0,05 мм. Также могут быть использованы другие полимеры или материалы с необходимыми изоляционными свойствами. В фольговом ленточном проводнике может находиться множество электрически изолированных друг от друга электропроводных слоев. Фольговые проводники, которые пригодны для создания контакта с электрически проводящими слоями в композитном оконном стекле,имеют суммарную толщину всего 0,3 мм. Такого рода тонкие фольговые проводники могут быть без затруднений размещены между отдельными стеклянными пластинами в слое из термопластического клеевого средства. В альтернативном варианте в качестве питающего провода могут быть использованы также тонкие металлические проволоки. Металлические проволоки содержат, в частности, медь, вольфрам,золото, серебро или алюминий, или сплавы по меньшей мере двух этих металлов. Сплавы также могут содержать молибден, рений, осмий, иридий, палладий или платину. Питающие проводники выведены из композитного оконного стекла и предпочтительно через управляющее электрическое устройство соединены с обеспечивающим рабочее напряжение источником питания. Соответствующее изобретению прозрачное электропроводное покрытие имеет вырезы, которые разделяют покрытие, по меньшей мере частично, на электрически изолированные друг от друга участки. В частности, вырезы могут разделять покрытие на полностью электрически изолированные друг от друга участки. Полностью электрически изолированные друг от друга участки последовательно (в ряд) или параллельно соединены друг с другом посредством токопроводящих шин без питающего провода. Альтернативно или в сочетании с этим вырезы могут разделять покрытие только частично, так что участки покрытия тесно примыкают друг к другу. В результате этого ток протекает через покрытие по извилистому пути. Благодаря этому удлиняется путь тока через покрытие, и повышается суммарное электрическое сопротивление покрытия. В соответствующем изобретению композитном оконном стекле вырезы размещены и выполнены так, что покрытие имеет такое электрическое сопротивление, что при рабочем напряжении в диапазоне от более 100 до 400 В может быть создана теплопроизводительность от 300 до 1000 Вт/м 2. Точные число,положение и длина вырезов для достижения желательного общего электрического сопротивления могут быть определены простым экспериментом или моделированиями. В частности, прямолинейные вырезы предпочтительно выполнены так, что вид сквозь композитное оконное стекло ухудшается лишь незначительно или вообще не нарушается, и получается по возможности однородное распределение теплопроизводительности. Для этой цели вырезы имеют по возможности незначительную ширину (по измерению перпендикулярно протяженности). В первом приближении длина "l" пути тока выводится из уравнения: где U - рабочее напряжение, Pspez - удельная теплопроизводительность и RQuadrat - удельное поверхностное электрическое сопротивление прозрачного электропроводного покрытия. Из соотношений длины "l" пути тока и ширины "d" стеклянной пластины получается приблизительное число последовательно подключенных, электрически изолированных друг от друга участков покрытия. На основании измеренного электрического сопротивления желательное общее электрическое сопротивление может быть отрегулировано путем простых геометрических изменений. Вырезы в прозрачном электропроводном покрытии предпочтительно выполнены с помощью лазера. Способы структурирования тонких металлических пленок известны, например, из патентных документов EP 2200097 A1 или EP 2139049 A1. В альтернативном варианте вырезы могут быть выполнены механическим удалением материала, а также химическим или физическим травлением. Ширина вырезов рассчитывается с учетом изолируемого напряжения и предпочтительно варьирует от 10 до 500 мкм, в частности от 50 до 100 мкм, например 80 мкм, или от 30 до 50 мкм. Однако также возможно, что их ширина составляет менее 30 мкм. При незначительных значениях ширины менее 80 мкм, в частности менее 50 мкм, в частности в случае содержащих серебро токопроводящих шин, можно особенно предпочтительным путем избежать заметного легкого пожелтения композитного оконного стекла в области вырезов. Такое пожелтение более всего заметно при отражении. При этом существенно, что участок покрытия в электропроводном покрытии, находящийся в области кратчайшего геометрического расстояния между первой токопроводящей шиной и второй токопроводящей шиной (то есть тех токопроводящих шин, которые соединены с питающими проводами и тем самым имеют наибольшую разность потенциалов), электрически разомкнут многими такими вырезами,причем число вырезов выбрано в зависимости от величины предусмотренного рабочего напряжения так,что падение напряжения в пределах одного отдельного выреза, которым два смежных участка покрытия электрически разъединены между собой, является меньшим, чем напряжение пробоя выреза. Благодаря этой мере может быть особенно предпочтительным путем достигнуто то, что ширина вырезов может быть сравнительно малой, без возникновения опасности пробоя при приложении высокого рабочего напряжения. Если бы на одном отдельном вырезе происходило бы полное падение рабочего напряжения,это приводило бы к тому, что вырез для достижения достаточно высокого напряжения пробоя должен бы быть выполнен с соответствующей шириной, однако вследствие этого при общеупотребительных материалах неблагоприятно ухудшались бы оптические характеристики и эстетический внешний вид композитного оконного стекла. В отличие от этого, соответствующее изобретению композитное оконное стекло обеспечивает возможность значительного уменьшения ширины вырезов, так как в каждом случае происходит падение только части рабочего напряжения между смежными участками покрытия. Вырезы в каждом случае предпочтительно имеют такую (незначительную) ширину, что предусмотренное рабочее напряжение является более высоким, чем их напряжение электрического пробоя, так что без соответствующих изобретению мер вероятен пробой выреза. В соответствующем изобретению композитном оконном стекле ввиду незначительной толщины слоя электропроводного покрытия может происходить не только внезапный (неожиданный) электрический пробой на вырезах, но и электрический пробой вследствие электромиграции при приложении высокого рабочего напряжения. При этом речь идет о таком эффекте, при котором атомы покрытия под воздействием приложенного напряжения перемещаются в электрически изолирующий зазор, вследствие чего в конце концов в ходе процесса в течение, например, одного месяца или года может происходить (скрытый) электрический пробой. Согласно изобретению такой эффект также должен быть учтен. Тем самым соответствующее изобретению композитное оконное стекло, с одной стороны, обеспечивает то преимущество, что посредством вырезов может быть так отрегулировано электрическое сопротивление покрытия, что при высоком рабочем напряжении в диапазоне от более 100 до 400 В может быть достигнута подходящая теплопроизводительность в области от 300 до 1000 Вт/м 2. С другой стороны,вырезы могут быть размещены таким образом, что на прямой линии (соединении) между нагруженными рабочим напряжением токопроводящими шинами проложены по меньшей мере два выреза, так что можно надежно и безопасно избежать пробоя выреза при высоком рабочем напряжении, с тем результатом,что вырезы могут иметь относительно малую ширину и не ухудшают оптические характеристики и эстетический внешний вид композитного оконного стекла. Соответствующее изобретению композитное оконное стекло тем самым впервые позволяет создать уровни теплопроизводительности, пригодные для практического применения при высоких напряжениях в электромобилях, при этом без ущерба неблагоприятным образом оптическим характеристикам и эстетическому внешнему виду. Соответствующее изобретению композитное оконное стекло преимущественно рассчитано на применение при рабочих напряжениях в диапазоне от 280 до 400 В. В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла прозрачное электропроводное покрытие расположено на по меньшей мере 90% площади стороны стеклянной пластины, на которую оно нанесено. Прозрачное электропроводное покрытие предпочтительно занимает всю площадь стороны стеклянной пластины, на которую оно нанесено, за вычетом периферийного участка в виде рамки без покрытия с шириной от 2 до 20 мм, предпочтительно от 5 до 10 мм. Он служит в качестве электрической изоляции между находящимся под напряжением покрытием и кузовом автомобиля. Не имеющий покрытия участок предпочтительно герметично закрыт промежуточным слоем или акрилатным клеевым средством в качестве пародиффузионного барьера. Посредством пародиффузионного барьера чувствительное к коррозии покрытие защищено от влаги и кислорода воздуха. Кроме того, прозрачное электропроводное покрытие может быть удалено в одной дополнительной области, которая служит в качестве окошка для передачи данных или коммуникационного окошка. В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла вырезы выполнены таким образом, что прозрачное электропроводное покрытие разделено по меньшей мере на три (полностью) электрически изолированных друг от друга участка. Смежные участки покрытия в каждом случае электрически соединены между собой третьей токопроводящей шиной (то есть токопроводящей шиной без питающего провода). В результате разделения участков и их соединения токопроводящей шиной достигается удлинение пути тока через прозрачное электропроводное покрытие. Из удлинения пути тока следует повышение электрического сопротивления, которое надлежащим образом может быть отрегулировано для достижения желательной теплопроизводительности. В одном дополнительном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла токопроводящие шины выполнены на вертикальных в монтажном положении кромках композитного оконного стекла. Токопроводящие шины, в частности, проложены параллельно так называемым A-лонжеронам (A-стойкам) автомобильного кузова. В одном предпочтительном варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла токопроводящие шины, которые соединены с питающими проводами, размещены на кромке одной стороны композитного оконного стекла. По питающим проводам рабочее напряжение подводится к прозрачному электропроводному покрытию. В одном предпочтительном варианте исполнения токопроводящие шины, которые соединены с питающими проводами, находятся непосредственно рядом с кромкой одной стороны композитного оконного стекла. В одном альтернативном предпочтительном варианте исполнения питающие провода сведены вместе внутри соответствующего изобретению композитного оконного стекла и предпочтительно выведены из композитного оконного стекла наружу друг около друга. Электрические подсоединения композитного оконного стекла к электрооборудованию автомобиля могут быть выполнены с помощью штепсельного разъема или двухжильного провода. Замыкание контактов с использованием штепсельного разъема упрощает монтаж композитного оконного стекла на кузове автомобиля. Кроме того, изобретение распространяется на систему, которая включает композитное оконное стекло, как описанное выше, а также источник питания для создания рабочего напряжения. Кроме того, изобретение включает применение соответствующего изобретению композитного оконного стекла 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 стекла на крыше. Соответствующее изобретению композитное оконное стекло предпочтительно используется как стекло транспортного средства в средствах передвижения с бортовым напряжением от 100 до 400 В. Кроме того, соответствующее изобретению композитное оконное стекло предпочтительно применяется в качестве стекла транспортного средства в автомобилях, которые приводятся в движение преобразованием электрической энергии, в частности, в электромобилях. Электрическая энергия получается от аккуму-5 025002 ляторов, перезаряжаемых батарей, топливных элементов или генераторов с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, соответствующее изобретению композитное оконное стекло используется как стекло транспортного средства в гибридных электромобилях, которые наряду с преобразованием электрической энергии приводятся в движение преобразованием дополнительной формы энергии. Дополнительная форма энергии предпочтительно представляет собой двигатель внутреннего сгорания, в частности дизельный двигатель. Понятно, что вышеуказанные и разъясняемые далее признаки применимы не только в приведенных комбинациях, но и в прочих сочетаниях или по отдельности, без выхода за пределы настоящего изобретения. Изобретение теперь будет подробнее разъяснено с помощью примеров осуществления со ссылкой на сопроводительные фигуры. Как показано в упрощенном, приведенном не в масштабе изображении: фиг. 1 - выполненное согласно изобретению композитное оконное стекло в форме автомобильного ветрового стекла на виде сверху на внутреннюю стеклянную пластину 1.2 композитного оконного стекла 1; фиг. 2 - изображение в разрезе вдоль линии A-A' фиг. 1 через выполненное согласно изобретению композитное оконное стекло 1; фиг. 3 - изображение в разрезе вдоль линии B-B' фиг. 1 через выполненное согласно изобретению композитное оконное стекло 1 с вырезом 4.1 в прозрачном электропроводном покрытии 2; фиг. 4 - изображение в разрезе вдоль линии C-C' фиг. 1 через выполненное согласно изобретению композитное оконное стекло 1 с вырезом 4.1 в прозрачном электропроводном покрытии 2 в области токопроводящей шины 3.3; фиг. 5 - вид сверху на альтернативный вариант исполнения сформированного согласно изобретению композитного оконного стекла 1 и фиг. 6 - вид сверху на дополнительный альтернативный вариант исполнения сформированного согласно изобретению композитного оконного стекла 1. На фигурах представлен вариант исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла с электрически нагреваемым покрытием, которое в целом обозначено позицией 1. Фиг. 1 показывает выполненное согласно изобретению композитное оконное стекло 1 в форме автомобильного ветрового стекла на виде сверху на наружную сторону IV внутренней стеклянной пластины 1.2. Фиг. 2 показывает изображение в разрезе вдоль линии A-A' фиг. 1. Отдельные стеклянные пластины 1.1 и 1.2 композитного оконного стекла 1 выполнены из листового флоат-стекла, и каждая из них имеет толщину 2,1 мм. Отдельные стеклянные пластины соединены друг с другом посредством термопластического промежуточного слоя. Термопластический промежуточный слой образован пленкой 7 из поливинилбутираля (PVB) с толщиной 0,76 мм. В представленном примере прозрачное электропроводное покрытие 2 нанесено на сторону III внутренней стеклянной пластины 1.2, обращенную к термопластическому промежуточному слою 7. Равным образом электрически нагреваемое покрытие может быть нанесено на обращенную к термопластическому промежуточному слою сторону II наружной стеклянной пластины 1.1, или на обе стороны II и III стеклянных пластин. Римская цифра I обозначает наружную сторону наружной стеклянной пластины 1.1, II обозначает внутреннюю сторону наружной стеклянной пластины 1.1, III обозначает внутреннюю сторону внутренней пластины 1.2, и IV обозначает наружную сторону внутренней пластины 1.2. Прозрачное электропроводное покрытие 2 известно, например, из патентного документа EP 0847965 B1 и состоит из двух серебряных слоев, каждый из которых размещен между несколькими металлическими и металлоксидными слоями. Точная последовательность слоев представлена в таблице. Таблица Система слоев имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление от около 3 до 5 Ом/квадрат. Прозрачное электропроводное покрытие 2 размещено по всей площади стороны III стеклянной пластины 1.2, за вычетом периферийного участка в виде рамки без покрытия с шириной "b" 8 мм. Символом"b" обозначена ширина участка, перекрываемого слоем 8, нанесенным методом трафаретной печати. Он служит в качестве электрической изоляции между находящимся под напряжением покрытием и кузовом автомобиля. Не имеющий покрытия участок герметично перекрыт путем склеивания с промежуточным слоем 7. Множество токопроводящих шин 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 и 3.5 находится на наружной кромке стеклянной пластины. Токопроводящие шины 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 и 3.5 были нанесены методом печати электропроводной серебряной пастой на прозрачное электропроводное покрытие 2 и подвергнуты обжигу. Токопроводящие шины 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 и 3.5 соединены с нижележащими участками покрытия 2 для создания электрического контакта с ними. Первая токопроводящая шина 3.1 электрически соединена с первым питающим проводом 5.1. Вторая токопроводящая шина 3.2 электрически соединена со вторым питающим проводом 5.2. Питающие провода 5.1 и 5.2 состоят из покрытой оловом медной фольги с шириной 10 мм и толщиной 0,3 мм. Первый питающий провод 5.1 припаян к первой токопроводящей шине 3.1, и второй питающий провод 5.2 припаян ко второй токопроводящей шине 3.2. Другие токопроводящие шины 3.3-3.5 не связаны с питающими проводами. Оба питающих провода 5.1, 5.2 предназначены для соединения с обоими полюсами источника питания для создания рабочего напряжения. На наружной стеклянной пластине 1.1 по кромке находящейся внутри стороны II нанесен в форме рамки красочный слой с шириной "a" 20 мм в качестве слоя 8, нанесенного трафаретной печатью. Слой 8, нанесенный трафаретной печатью, делает невидимой полосу клеевого средства, которым композитное оконное стекло приклеено к кузову транспортного средства. Слой 8, нанесенный трафаретной печатью,одновременно служит в качестве защиты клеевого средства от УФ-излучения и тем самым в качестве защиты от преждевременного старения клеевого средства. Кроме того, слой 8, нанесенный трафаретной печатью, скрывает токопроводящие шины 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 и 3.5 и питающие провода 5.1 и 5.2. Символом"а" обозначена ширина участка, перекрываемого слоем 8 шелкографии. Фиг. 3 показывает изображение в разрезе по линии B-B' фиг. 1. Прозрачное электропроводное покрытие 2 имеет первый вырез 4.1 и разделено на два полностью разобщенных (электрически) друг от друга участка 2.1 и 2.2 покрытия. Два других выреза 4.2, 4.3 разделяют прозрачное электропроводное покрытие 2 в совокупности на четыре полностью электрически изолированных друг от друга участка 2.1,2.2, 2.3, 2.4 покрытия. Вырезы 4.1, 4.2 и 4.3 были выполнены в покрытии 2 с помощью фокусированного лазерного луча. Фиг. 4 показывает соединение электрически изолированных друг от друга участков 2.1 и 2.2 покрытия с помощью третьей токопроводящей шины 3.3 без питающего провода. Четвертая токопроводящая шина 3.4 без питающего провода электрически соединяет друг с другом смежные между собой участки 2.2 и 2.3 покрытия, и пятая токопроводящая шина 3.5 без питающего провода соединяет примыкающие друг к другу участки 2.3 и 2.4 покрытия. Тем самым различные участки 2.1-2.4 электрически соединены последовательно. Когда через оба питающих провода 5.1, 5.2 на первую токопроводящую шину 3.1 и, соответственно,на вторую токопроводящую шину 3.2 подается рабочее напряжение, то ток протекает через прозрачное электропроводное покрытие 2. Путь электрического тока удлиняется благодаря вырезам 4.1, 4.2, 4.3 и последовательно пролегает через участки 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 покрытия 2. Фиг. 5 показывает вид сверху на альтернативный вариант исполнения сформированного соответственно изобретению композитного оконного стекла 1. В отличие от варианта согласно фиг. 1 в этом варианте исполнения прозрачное электропроводное покрытие (2) не разделено вырезами 4.1, 4.2, 4.3 на электрически изолированные друг от друга участки покрытия. Тем не менее, путь электрического тока удлиняется, и электрическое сопротивление покрытия 2 между обоими питающими проводами 5.1, 5.2 повышается. В этом расположении требуются две токопроводящих шины 2.1 и 2.2, которые находятся на верхней кромке 9.3 композитного оконного стекла 1. Дополнительно на участках 10 прозрачного электропроводного покрытия 2, на которых направление тока меняется на противоположное, нанесены дополнительные токопроводящие шины. Дополнительные токопроводящие шины обеспечивают более равномерное распределение потенциала и тем самым обусловливают более однородную теплопроизводительность, а также более однородное распределение температуры. На фиг. 6 представлен вид сверху на дополнительный альтернативный вариант исполнения сформированного соответственно изобретению композитного оконного стекла 1. Прозрачное электропроводное покрытие 2 имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление 4 Ом/квадрат. Благодаря вырезам 4.1, 4.2, 4.3 и 4.4 покрытие 2 имеет полное электрическое сопротивление около 64 Ом. После подведения рабочего напряжения в 200 В мощность включения составляла около 621 Вт, и ток включения составлял около 3,1 А. По истечении времени 30 мин была составлена термографическая диаграмма композитного оконного стекла 1. Максимальная температура в центре поля обзора была около 71C. На фиг. 1, 5 и 6 кратчайшее геометрическое расстояние между первой токопроводящей шиной 3.1 и второй токопроводящей шиной 3.2, каждая из которых соединена с питающим проводом и имеет наибольшую разность потенциалов среди токопроводящих шин, схематически обозначено позицией 11. В каждом варианте исполнения соответствующего изобретению композитного оконного стекла участок 12 покрытия в покрытии 2, который находится в области кратчайшего геометрического расстояния 11 между первой токопроводящей шиной 3.1 и второй токопроводящей шиной 3.2, электрически отделен множеством вырезов. На фиг. 1 покрытие 2 на прямой линии между обоими токопроводящими электродами 3.1, 3.2 разделено тремя вырезами 4.1, 4.2, 4.3. На фиг. 5 покрытие 2 на прямой линии между обоими токопроводящими электродами 3.1, 3.2 разделено двумя вырезами 4.1, 4.2. На фиг. 6 покрытие 2 на прямой линии между обоими токопроводящими электродами 3.1, 3.2 разделено четырьмя вырезами 4.1-4.4. Число вырезов в каждом случае выбирается в зависимости от величины предусмотренного рабочего напряжения так, что падение напряжения на одном отдельном вырезе, которым электрически отделены друг от друга два смежных между собой участка покрытия, является меньшим, чем напряжение пробоя выреза. Благодаря этой мере вырезы могут быть выполнены особенно предпочтительным путем очень узкими,так что оптические характеристики и эстетический внешний вид композитного оконного стекла не ухудшаются. Список условных обозначений 1 - Композитное оконное стекло 1.1 - Наружная стеклянная пластина 1.2 - Внутренняя стеклянная пластина 2 - Покрытие 2.1 - Первый участок покрытия 2.2 - Второй участок покрытия 2.3 - Третий участок покрытия 2.4 - Четвертый участок покрытия 3.1 - Первая токопроводящая шина с питающим проводом 3.2 - Вторая токопроводящая шина с питающим проводом 3.3 - Первая токопроводящая шина без питающего провода 3.4 - Вторая токопроводящая шина без питающего провода 3.5 - Третья токопроводящая шина без питающего провода 4.1 - Первый вырез 4.2 - Второй вырез 4.3 - Третий вырез 4.4 - Четвертый вырез 5.1 - Первый питающий провод 5.2 - Второй питающий провод 6 - Кромка без покрытия 7 - Промежуточный слой 8 - Слой трафаретной печати 9.1 - Первая вертикальная кромка 9.3 - Первая горизонтальная кромка 9.4 - Вторая горизонтальная кромка 10 - Участок для дополнительной токопроводящей шины 11 - Кратчайшее геометрическое расстояние 12 - Участок покрытия ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Композитное оконное стекло (1) с электрически нагреваемым покрытием (2), включающее по меньшей мере две стеклянные пластины (1.1, 1.2),промежуточный слой (7), который соединяет стеклянные пластины (1.1, 1.2) друг с другом,по меньшей мере одно прозрачное электропроводное покрытие (2) по меньшей мере на одной обращенной к промежуточному слою (7) стороне по меньшей мере одной из стеклянных пластин (1.1, 1.2),и по меньшей мере две токопроводящие шины (3.1-3.5), которые соединены с прозрачным электропроводным покрытием (2), причем первая токопроводящая шина (3.1) электрически соединена с первым предусмотренным для соединения с одним полюсом источника напряжения питающим проводом (5.1), а вторая токопроводящая шина (3.2) электрически соединена со вторым предусмотренным для соединения с другим полюсом источника напряжения питающим проводом (5.2), причем прозрачное электропроводное покрытие (2) содержит серебро,имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление от 1 до 10 Ом/квадрат и имеет "n" вырезов (4.1-4.4), причем "n" является целым числом, больше или равным 2, которые раз-8 025002 деляют покрытие (2) на множество участков (2.1-2.4) покрытия, причем участки (2.1-2.4) покрытия последовательно электрически соединены между собой, и вырезы (4.1-4.4) выполнены таким образом, что электрическое сопротивление прозрачного электропроводного покрытия (2) при создаваемом источником питания рабочем напряжении в диапазоне от более 100 до 400 В, в частности в диапазоне от 280 до 400 В, обеспечивает теплопроизводительность от 300 до 1000 Вт/м 2, и находящийся в области кратчайшего геометрического расстояния (11) между первой токопроводящей шиной (3.1) и второй токопроводящей шиной (3.2) участок (12) покрытия в электропроводном покрытии (2) электрически разделен множеством таких вырезов (4.1-4.4), причем количество вырезов (4.1-4.4) соответствует значению, при котором при подаче на токопроводящие шины предусмотренного рабочего напряжения падение напряжения на одном отдельном вырезе (4.1-4.4), которым электрически отделены друг от друга два смежных между собой участка (2.1-2.4) покрытия, является меньшим, чем напряжение пробоя выреза (4.1-4.4),причем каждый из вырезов (4.1-4.4) имеет такую ширину, что предусмотренное рабочее напряжение является более высоким, чем их напряжение электрического пробоя. 2. Композитное оконное стекло по п.1, в котором смежные между собой участки (2.1-2.4) покрытия полностью изолированы друг от друга данным вырезом (4) и электрически соединены друг с другом токопроводящей шиной (3.3-3.5) без питающего провода (5.1, 5.2). 3. Композитное оконное стекло по п.1 или 2, в котором смежные между собой участки (2.1-2.4) покрытия частично изолированы друг от друга данным вырезом (4), но выполнены тесно примыкающими друг к другу. 4. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-3, в котором стеклянные пластины (1.1, 1.2) содержат стекло, например листовое стекло, листовое флоат-стекло, кварцевое стекло, боросиликатное стекло, натрий-кальциевое стекло, или полимеры, например полиэтилен, полипропилен, поликарбонат,полиметилметакрилат и/или их смеси. 5. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-4, в котором прозрачное электропроводное покрытие (2) имеет удельное поверхностное электрическое сопротивление предпочтительно от 3 до 5 Ом/квадрат. 6. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-5, в котором прозрачное электропроводное покрытие (2) расположено на по меньшей мере 90% площади одной стороны стеклянных пластин (1.1, 1.2). 7. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-6, в котором вырезы (4.1-4.4) в электропроводном покрытии (2) выполнены лазерным структурированием, механическим удалением или химическим или физическим травлением. 8. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-7, в котором токопроводящие шины (3.1-3.5) размещены на вертикальных в монтажном положении кромках (9.1, 9.2) композитного оконного стекла(1). 9. Композитное оконное стекло по одному из пп.1-8, в котором первая токопроводящая шина. (3.1) и вторая токопроводящая шина (3.2) размещены на кромке (9.1-9.4) одной стороны композитного оконного стекла (1).

МПК / Метки

МПК: H05B 3/86, H05B 3/84, B60S 1/02

Метки: нагреваемым, электрически, стекло, покрытием, композитное, оконное

Код ссылки

<a href="https://easpatents.com/12-25002-kompozitnoe-okonnoe-steklo-s-elektricheski-nagrevaemym-pokrytiem.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Композитное оконное стекло с электрически нагреваемым покрытием</a>

Похожие патенты