CZ287110B6 - Process for producing layered flat glass element consisting of plurality of layers with metal wires embedded in thermoplastic intermediate layer - Google Patents

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby vrstveného plošného skleněného dílu, sestávajícího zvíce vrstev, s jedním nebo více dráty, ležícími uvnitř termoplastické mezivrstvy a opatřenými povrchovou úpravou pro snížení viditelnosti drátů v ploše dílce, při kterém se před sestavením vrstev vytvoří mezi dráty a jedním nebo více kovovými prvky elektricky vodivé spojení a následně se vrstvy spolu spojí při použití tepla a tlaku.

Dosavadní stav techniky

Vrstvené plošné skleněné dílce s dráty, vloženými do termoplastické mezivrstvy a spojenými s kovovými prvky, se používají kupříkladu u vozidel jako elektricky vyhřívaná skla a/nebo jako anténová skla. Další použití takových skel se týkají zejména oblasti stavebnictví, kde nacházejí uplatnění rovněž jako elektricky vytápěné skleněné tabule, ale kupříkladu také jako poplašné skleněné tabule pro ochranu budov proti vloupání a nežádoucímu průniku přes skla, nebo jako elektrická stínící skla. Dráty jsou obvykle v dotyku uvnitř vrstveného skleněného dílce s jedním nebo více kovovými prvky, které kupříkladu vedou k proudovému přípojnému prvku, přístupnému zevně.

Když dráty, uložené v termoplastické mezivrstvě, slouží jako topné dráty, je zpravidla paralelně zapojena řada topných drátů tak, že jsou spojeny podél dvou vzájemně protilehlých okrajů skleněného plošného dílce přípojnicovými vodiči. Dráty, uložené ve vrstveném skleněném dílci, jsou zpravidla velmi tenké a mají kupříkladu průměr 0,005 až 0,1 mm, aby co možná neovlivňovaly průhled skleněným dílcem nebo tabulí.

Když mají dráty kovový povrch, mohou být také při malých průměrech viditelné v důsledku odrazu světla. Tyto odrazy světla mohou působit obzvláště rušivě, pokud se pozorovatel a zdroj světla nachází na stejné straně skleněného dílce. Pro vyloučení takových rušivých odrazů je známé používat kovové dráty, které jsou povrchově černěny. Takové povrchově černěné kovové dráty se však dají jen velmi obtížně spájet s elektrickými vodivými prvky nebo jinak spojovat a kromě toho často zvyšují teplo absorbující povrchové vrstvy nežádoucím způsobem přechodový odpor mezi dráty a kovovými prvky.

Vynález si proto klade za úkol vytvořit způsob výroby vrstveného skleněného dílce, který by také při použití drátů s povrchovou vrstvou, absorbující světlo, zajišťoval dobré elektrické spojení mezi dráty a kovovými prvky.

Ze stavu techniky je také znám spis EP 385 791. Tento spis se týká vytápěného skla, sestávajícího ze svou skleněných vrstev a mezilehlé termoplastické vrstvy, na níž jsou uloženy odporové dráty a přípojnice. Elektrické spojení mezi přípojnicí a odporovými dráty je zajišťováno během sestavování skleněných vrstev a mezilehlé termoplastické vrstvy vyvíjením tepla a tlaku. Tento návrh však neřeší problém povrchových vrstev, přítomných na odporových drátech, a neprovádí se v něm žádné tepelné zpracování v oblasti spojení.

Podstata vynálezu

Uvedeného cíle je podle vynálezu dosaženo způsobem výroby vrstveného plošného skleněného dílce, sestávajícího zvíce vrstev, sjedním nebo více dráty, ležícími uvnitř termoplastické

-1CZ 287110 B6 mezivrstvy a opatřenými povrchovou úpravou pro snížení viditelnosti drátů v ploše dílce, při kterém se před sestavením vrstev vytvoří mezi dráty a jedním nebo více kovovými prvky elektricky vodivé spojení a následně se vrstvy spolu spojí při použití tepla a tlaku, jehož podstatou je, že se dráty před elektrickým spojením s kovovými prvky na místech spojení ohřívají místně ohraničeným působením energie natolik, že povrchové vrstvy, jimiž jsou dráty opatřeny pro snížení viditelnosti, nebo které jsou přítomné v důsledku působení okolního prostředí a které vyvolávají zvýšený přechodový odpor, se odstraní pro obnažení kovu drátů.

Způsob podle vynálezu tedy umožňuje nadále používat pro výrobu vrstvených plošných skleněných dílců nízkoodrazivé dráty, u nichž se však na místech, určených pro elektrické spojení, povrchová vrstva cílově zaměřeným ohřevem odstraňuje. Na celé zbývající délce si jinak dráty ponechají svoji povrchovou vrstvu a tím i vysokou schopnost pohlcovat světlo.

Zpracování podle vynálezu zajišťuje, že cílově zaměřeným ohřevem jsou odstraňovány vrchní materiálové vrstvy. I když účinek způsobu podle vynálezu není ještě plně objasněn, předpokládá se, že materiál horních materiálových vrstev, kupříkladu grafit a/nebo oxidy kovu drátu, jsou přitom buď tepelným šokem, tj. náhlým působením tepla, odštěpovány z povrchu drátu a/nebo spalovány, nebo jsou odpařením, pyrolýzou nebo redukcí na kov odstraňovány nebo učiněny neškodnými.

Podle druhu použitého kovu drátu mohou být způsobem podle vynálezu dráty na místech spojení zahřívány na teplotu, která sice leží pod teplotou tavení kovu drátu, avšak je přitom nad teplotou odpařování odpovídajících kovových oxidů. Tak například v případě wolframu jako použitého materiálu kovu drátu je teplota tavení okolo 3400 °C, zatímco teplota odpařování oxidu wolframového je okolo 1750 °C.

Působení energie může být prováděno kupříkladu před ukládáním drátů na termoplastickou vrstvu. Tímto způsobem jsou dráty připraveny pro elektrické spojení již před jejich ukládáním. Přitom je kupříkladu možné spojit způsob ukládání drátů s povrchovou úpravou tak, že během ukládacího pochodu jsou ty úseky drátů, které jsou určeny jako spojovací místa s kovovým prvkem, kupříkladu přípojnicí, bezprostředně před ukládáním drátových úseků na přípojnicích vystaveny působením energie.

Podle výhodného provedení vynálezu se před sestavením vrstev, tvořících vrstvený plošný skleněný dílec, nejprve uloží kovové prvky a poté dráty nad kovovými prvky na termoplastické mezivrstvě a fixují se, a působení energií se provádí po uložení drátů na termoplastické vrstvě nad kovovými prvky.

I když pro odstraňování povrchových vrstev jsou většinou zapotřebí velmi vysoké teploty, může být působení energií prováděno také u drátů, které jsou již uloženy a fixovány na termoplastické fólii bez poškození termoplastické vrstvy. Cílově řízeným, místně omezeným působením energií je totiž možné dosáhnout dostatečně vysoké teploty pro odstraňování povrchové vrstvy drátů a současně přes to předejít rušivému ohřívání jejich okolí tím, že se vysoká energetická hustota používá s lokálním omezením a poměrně krátkodobě. To se provádí nejlépe tím, že se na zpracovávaných místech krátkodobě přivádějí energetické impulzy s vysokou hustotou výkonu. Tímto způsobem se omezuje požadované zahřátí v podstatě na dráty.

Podle obzvláště výhodného provedení způsobu podle vynálezu se působení energií na místech spojení provádí laserovým zářením, kterým se spálí nebo alespoň odtaví povrchová vrstva, pokrývající dráty. S výhodou se použije laserové záření s emisní vlnovou délkou menší než 2,5 pm.

-2CZ 287110 B6

Podle jiného provedení se provádí působením energie redukujícím plynovým mikroplamenem, přičemž jako spalovací plyn slouží kupříkladu vodík. Elektronickou regulací je možné řídit dobu působení plamenu na spojovacím místě a tím i teplotu. Při použití plynových plamenů, jejichž délky jsou částečně v rozsahu řádové velikosti 1 mm nebo ještě menší, se přenáší pouze malé množství tepla v soustředné formě na spojovací místa. Tím je umožňováno zahřívat pouze samotná spojovací místa, aniž by se negativně ovlivňovalo okolí.

Podle dalšího znaku vynálezu se tak lokální působení energií na místech spojení provádí plynovým mikroplamenem, kterým se spálí nebo alespoň odtaví povrchová vrstva, pokrývající dráty.

S výhodou jsou spojovací místa drátů během působení energií vystavena redukující plynové atmosféře.

Podle dalšího znaku vynálezu se používají kovové prvky, povrstvené pájecím kovem, přičemž působení energií se provádí tak, že se současně s odstraňováním povrchových vrstev vytváří elektrický kontakt mezi dráty a kovovými prvky roztaveným pájecím kovem.

Dráty s kovovými prvky se mohou po obnažení kovu drátů elektricky vodivým lepidlem.

Podle dalšího znaku vynálezu má elektricky vyhřívatelný vrstvený plošný skleněný dílec termoplastickou mezivrstvu s topnými dráty z wolframu, uspořádanými v paralelním zapojení a elektricky vodivě spojenými s přípojnicemi.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladě provedení s odvoláním na připojené výkresy, na kterých znázorňuje obr. 1 pohled na fólii pro vytápěný vrstvený skleněný dílec, opatřenou dráty a přípojnicemi, a obr. 2 zvětšený výřezový detail z obr. 1 při působení energie na spojovací místa.

Příklady provedení vynálezu

Termoplastická fólie 1, znázorněná na obr. 1, je určena ke zpracování do elektricky vyhřívatelného čelního skla. Je ostřižena na konečné míry a sestává obvykle z polyvinylbutyralu. Ne termoplastickou fólii 1 se nejprve uloží dva pocínované pásy 2, 3 z měděné fólie jako přípojnice pro dráty 4, sloužící jako topné vodiče, a zahřátím se upevní na termoplastickou fólii. Poté se na termoplastickou fólii 1 uloží dráty 4. Na místech, určených pro elektrické spojení, přiléhají dráty 4 na přípojnice 2, 3. Dráty jsou s výhodou vytvořeny z černěného wolframového drátu s průměrem 20 až 50 mikrometrů.

Povrchová úprava drátů 4 podle vynálezu se provádí, jak je patrné z obr. 2, na místech, na nichž přiléhají kpřípojnicím 2, 3. Přitom se spojovací místa vystavují působení energie laserovým zařízením tak, že svazek laserových paprsků, orientovaný kolmo na přípojnice 2, 3, je svým ohniskem 5 veden ve směru F po přípojnicích. Velikosti přiváděné energie může přitom být nastavena regulací výkonu záření, změnou trvání impulzu a impulzového kmitočtu u laserů, pracujících v impulzovém režimu, jakož i změnou rychlosti pohybu laserového paprsku, dopadajícího na drát, v širokých mezích, přičemž před tím byly pomocí pokusů zjištěny optimální podmínky.

Pro účely vynálezu mohou být použity různé lasery. Použití laseru s emisní vlnovou délkou, která je menší než 2,5 pm, má přitom tu výhodu, že laserové světlo může být vedeno přes kabel

-3CZ 287110 B6 ze skleněných vláken na požadovaná místa. Přitom je kabel ze skleněných vláken, opatřený vhodnou fokusační optikou, s fokusační optikou veden přes dráty, zatímco laser může zůstávat nehybný, samozřejmě může být pro tento účel použito vhodné strojní zařízení, kupříkladu stroj s křížovými saněmi s numericky řízenými křížovými saněmi, který vede laserovou optiku 5 v určené vzdálenosti podle předem určené dráhy přes drátové úseky, ležící nad přípojnicemi 2, 3.

Pro zpracování spojovacích míst se použije například laser Nd:YAG, pracující v impulzním režimu, s emisní vlnovou délkou lambda = 1,06 pm s následujícími pracovními parametry: energie impulzu 2 J, doba impulzu 1 ms, impulzový kmitočet 100 Hz a rychlost pohybu 3 m/min. ío Samozřejmě může být při vyšším výkonu laseru rychlost pohybu zvýšena.

Poté, co byl tímto způsobem povrch wolframových drátů nad přípojnicemi 2 a 3 lokálně zbaven povrchové vrstvy 4A na něm uplívající, jako grafitu, oxidů wolframu a jiných nečistot, uloží se na přípojnice 2, 3 odpovídající druhý jednostranně pocínovaný měděný pásek, a to pocínovanou 15 stranou dolů. Pomocí pájedla, které je následně vedeno přes tento druhý pás, se cínové vrstvy roztaví a spojují se s vyčištěnými úseky wolframových drátů.

Místo toho je však možné postupovat tak, že vystavení drátů laserovému záření se provádí tak, že současně s povrchovým čištěním drátů se cín taví a tím se bezprostředně vytváří pájecí spojení 20 mezi dráty a přípojnicemi.

Takto připravená termoplastická fólie 1 se nyní vloží mezi plošné skleněné díly (desky, tabule), tvořící vrstvy plošného skleněného dílce, a po odstranění uzavřeného vzduchu se vhodným tepelným zpracováním s přetlakem v autoklávu spojí na hotový vrstvený plošný skleněný dílec.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby vrstveného plošného skleněného dílce, sestávajícího zvíce vrstev, sjedním nebo více dráty, ležícími uvnitř termoplastické mezivrstvy a opatřenými povrchovou úpravou pro snížení viditelnosti drátů v ploše dílce, při kterém se před sestavením vrstev vytvoří mezi dráty

   35 a jedním nebo více kovovými prvky elektricky vodivé spojení a následně se vrstvy spolu spojí při použití tepla a tlaku, vyznačený tím, že se dráty před elektrickým spojením s kovovými prvky na místech spojení ohřívají místně ohraničeným působením energie natolik, že povrchové vrstvy, jimiž jsou dráty opatřeny pro snížení viditelnosti, nebo které jsou přítomné v důsledku působení okolního prostředí a které vyvolávají zvýšený přechodový odpor, se odstraní pro 40 obnažení kovu drátů.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že před sestavením vrstev, tvořících vrstvený plošný skleněný dílec, se nejprve uloží kovové prvky a poté dráty nad kovovými prvky na termoplastické mezivrstvě a fixují se, a působení energií se provádí po uložení drátů na

   45 termoplastické vrstvě nad kovovými prvky.
3. 3. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že působení energií na místech spojení se provádí laserovým zářením, kterým se spálí nebo alespoň odtaví povrchová vrstva, pokrývající dráty.
4. 4. Způsob podle nároku 3, vyznačený tím, že se použije laserové záření semisní vlnovou délkou menší než 2,5 pm.

   -4CZ 287110 B6
5. 5. Způsob podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že lokální působení energií na místech spojení se provádí plynovým mikroplamenem, kterým se spálí nebo alespoň odtaví povrchová vrstva, pokrývající dráty.
6. 6. Způsob podle kteréhokoli z nároků laž5, vyznačený tím, že spojovací místa drátů jsou během působení energií vystavena redukující plynové atmosféře.
7. 7. Způsob podle kteréhokoli z nároků 2 až 6, vy z n a č e n ý tím, že se použijí kovové prvky, povrstvené pájecím kovem, přičemž působení energií se provádí tak, že se současně s odstraňováním povrchových vrstev vytváří elektrický kontakt mezi dráty a kovovými prvky roztaveným pájecím kovem.
8. 8. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že se dráty s kovovými prvky po obnažení kovu drátů spojují elektricky vodivým lepidlem.
9. 9. Způsob podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, v y z n a č e n ý t í m , že se při něm vyrábí elektricky vyhřívatelný vrstvený plošný skleněný dílec, který má termoplastickou mezivrstvu s topnými dráty z wolframu, uspořádanými v paralelním zapojení a elektricky vodivě spojenými s přípoj nicemi.