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DE3824706A1 - Aus einer keramischen farbschicht und einer leitfaehigen schicht gebildete schichtstruktur - Google Patents

Aus einer keramischen farbschicht und einer leitfaehigen schicht gebildete schichtstruktur

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DE3824706A1
DE3824706A1 DE3824706A DE3824706A DE3824706A1 DE 3824706 A1 DE3824706 A1 DE 3824706A1 DE 3824706 A DE3824706 A DE 3824706A DE 3824706 A DE3824706 A DE 3824706A DE 3824706 A1 DE3824706 A1 DE 3824706A1
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schichtstruktur, die aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht gebildet und auf einer (aus einer Glasplatte bestehenden) Kraftfahrzeugscheibe aufgebracht ist.
Es sind elektrische Heckscheibenheizungen für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus Sammelleiterschienen und zwischen diesen verlaufenden dünnen Heizdrähten bestehen. Die Sammelleiter­ schienen und Heizdrähte sind leitfähige Schichten, die auf der Glasoberfläche ausgebildet sind. Sie werden durch Aufdrucken einer Silberpaste auf der Kraftfahrzeug-Scheibe aufgebracht, die anschließend geschmolzen wird, um die notwendige Haftung zu erzielen. Die Sammelleiterschienen sind von der Außenseite des Kraftfahrzeugs her sehr gut erkennbar. Um die Sammelleiterschienen gegen Sicht von außen zu verdecken, bringt man, wie in Fig. 5 gezeigt, im Periphe­ riebereich der mit 100 bezeichneten Windschutzscheibe zwischen der Scheibe 100 und der betreffenden Sammelleiter­ schiene 102 eine keramische Farbschicht 101 an.
Die Sammelleiterschiene 102 wird auf der keramischen Farb­ schicht 101 aufgebracht, indem man zunächst auf der Wind­ schutzscheibe 100 die Farbschicht 101 aufdruckt und diese anschließend trocknet oder härtet. Danach wird auf der keramischen Farbschicht 101 eine Silberpaste aufgedruckt, die anschließend getrocknet oder gehärtet wird. Sodann werden die keramische Farbschicht 101 und die Silberpaste gleichzeitig geschmolzen, um die gewünschte Haftung zu erzeugen, d.h. die genannten Schichten werden bei hoher Temperatur, bei der die Windschutzscheibe 100 in ihre endgültige Form gebogen wird, getempert. Im allgemeinen wird die keramische Farbschicht 101 so zubereitet, daß sie nach dem Brennen 55 bis 90 Gewichtsprozent Fritte und 10 bis 45 Gewichtsprozent Pigment enthält.
Wenn die keramische Farbschicht 101 und die Silberpaste gleichzeitig auf der Windschutzscheibe getempert werden, können jedoch Silberionen aus der Silberpaste diffundieren und durch die Fritte in die keramische Farbschicht 101 wan­ dern und die Innenfläche der Kraftfahrzeug-Scheibe errei­ chen, wo sie dann eine Ionen-Farbbildung 103 verursachen. Da diese Ionen-Farbbildung von der Außenseite des Kraft­ fahrzeugs erkennbar ist, beeinträchtigt das Erscheinungsbild der Windschutzscheibe 100.
Die Erfindung befaßt sich mit den vorerwähnten bei aus keramischer Farbschicht und leitfähiger Schicht bestehenden Schichtstrukturen auftretenden Problemen und bietet eine wirksame Abhilfe.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht gebildete Schicht­ struktur zu schaffen, bei der Entstehung einer Silberionen- Farbbildung im Verbindungsbereich zwischen keramischer Farb­ schicht und Glasplatte auch dann verhindert wird, wenn die keramische Farbschicht und die Silberionen enthaltende leitfähige Schicht gleichzeitig geschmolzen werden, um die notwendige Haftung an der Glasplatte zu gewährleisten.
Diese Aufgabe wird durch eine Schichtstruktur mit den Merk­ malen des Anspruchs 1 gelöst.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen:
Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Kraftfahrzeug-Heckschei­ be mit einer Schichtstruktur, die aus einer kerami­ schen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht besteht und gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hergestellt ist,
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie II-II von Fig. 1,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht gebildeten Schichtstruktur gemäß einem zweiten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht bestehenden Schichtstruktur gemäß einem dritten Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt einer aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht bestehenden Schichtstruktur gemäß dem Stand der Technik.
In Fig. 1 und 2 ist eine Kraftfahrzeug-Heckscheibe (Glas­ platte) 1 dargestellt, auf der sich eine aus einer kerami­ schen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht gebildete Schichtstruktur 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung befindet. Es sei angenommen, daß die Zeichen­ fläche der Innenseite des Kraftfahrzeugs entspricht. Im Bereich der Peripherie der Innenfläche der Windschutzscheibe 1 befindet sich eine keramische Farbschicht 2. Auf der dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugewandten Oberfläche der keramischen Farbschicht 2 sind zu beiden Seiten der Farb­ schicht 2 Sammelleiterschienen 3 ausgebildet. Zwischen diesen verlaufen Heizdrähte 4.
Die erwähnte keramische Farbschicht 2 ist so zubereitet, daß sie nach dem Brennen drei Komponenten enthält, nämlich eine Fritte, ein Pigment und ein Reduktionsmittel.
Die Fritte umfaßt ein Bleiglas mit niedrigem Schmelzpunkt.
Das Pigment umfaßt Cr2O2, Fe2O3, CuO usw.
Als Reduktionsmittel dient ein Metallpulver wie Cu, Fe, Al, Pb, Sn, Zn und S, von denen Cu, Fe und Al leicht zu handha­ ben sind. Alternativ kann ein Produkt als Reduktionsmittel verwendet werden, das durch Mischen eines Metallsalzes in einem Träger (Öl + Harz) erhalten und als Paste zubereitet wird.
Die keramische Farbschicht 2 wird auf die Windschutzscheibe 1 gedruckt und anschließend getrocknet oder gehärtet. Danach wird die Farbschicht zur Erzielung einer guten Haftung auf die Windschutzscheibe 101 aufgeschmolzen, d.h. bei einer Temperatur von 500°C bis 750°C gebrannt.
Die keramische Farbschicht 2 wird so zubereitet, daß das erwähnte Reduktionsmittel in einem Verhältnis von 2,0 bis 20 Gewichtsprozent vorzugsweise von 5,0 bis 10 Gewichtsprozent enthalten ist, nachdem die Farbschicht 2 auf der Windschutz­ scheibe 1 getempert ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Schichtstruktur 20, die aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung besteht. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 1 und 2. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Schichtstruktur auf der Heckscheibe 1 angebracht.
Auf dem Peripheriebereich der Kraftfahrzeug-Heckscheibe 1 ist eine keramische Farbschicht 22 ausgebildet, die aus einer auf der Seite der Scheibe gelegenen Schicht 22 a und einer auf der Seite der Sammelleiterschienen liegenden Schicht 22 b besteht. Auf letzterer ist eine aus einer leitfähigen Schicht bestehende Sammelleiterschiene 3 aus­ gebildet.
Die auf der Seite der Scheibe liegende Schicht 22 a besteht aus einer herkömmlichen Keramikschicht, die zwei Komponenten enthält, nämlich eine Fritte und ein Pigment. Die Keramik­ schicht 22 b auf der Seite der Sammelleiterschiene 3 enthält zwei Komponenten, nämlich eine Fritte und ein als Reduk­ tionsmittel dienendes Metallpulver.
Die auf der Sammelleiterschiene 3 befindliche Keramikschicht 22 ist so zubereitet, daß sie die Fritte und das Metallpul­ ver nach dem Tempern in folgendem Gewichtsverhältnis ent­ hält:
Fritte:
80 bis 99 Gewichtsprozent
Reduktionsmittel (Metallpulver): 1,0 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 3,0 bis 80 Gewichtsprozent
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt einer aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht bestehenden Schichtstruktur 30 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diejenigen Teile, die mit Teilen des Ausfüh­ rungsbeispiels von Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen wie dort. Die Schichtstruk­ tur 30 ist ebenfalls auf der Heckscheibe 1 aufgebracht. Im Umfangsbereich der Innenseite der Kraftfahrzeug-Heckscheibe 1 ist eine keramische Farbschicht 32 vorgesehen, die aus einer auf der Seite der Scheibe gelegenen Schicht 32 a und einer auf der Seite der Sammelleiterschienen gelegenen Schicht 32 b besteht. Auf letzterer ist eine leitfähige Schicht 3 ausgebildet, die als Sammelleiterschiene dient.
Die auf der Seite der Scheibe gelegene Farbschicht 32 a enthält eine Farbe mit niedrigem Schmelzpunkt, die sich bei etwa 600°C tempern läßt. Sie ist so zubereitet, daß sie nach dem Brennen aus zwei Komponenten besteht, nämlich einer Fritte und einem Pigment. Die Farbschicht 32 b auf der Seite der Sammelleiterschiene 3 ist eine Farbe mit höherem Schmelzpunkt, die sich bei etwa 650°C tempern läßt. Sie ist so zubereitet, daß sie nach dem Brennen zwei Komponenten enthält, nämlich eine Fritte und ein Pigment. Da beide Farbschichten 32 a und 32 b gleichzeitig auf der Glasplatte 1 getempert werden, bewirkt die für die auf der Seite der Scheibe gelegene Farbschicht 32 a bestimmte Tempertemperatur (etwa 600°C), daß die auf der Seite der Sammelleiterschiene gelegene Farbschicht 32 b hochviskose Fritte enthält.
Die Differenz in der Schmelztemperatur der keramischen Farb­ schichten 32 a und 32 b der Schichtstruktur 30 liegt vorzugs­ weise im Bereich von 30°C bis 70°C. Wenn die Temperatur­ differenz kleiner ist als 30°C kann dies dazu führen, daß die angetrebte Wirkung, nämlich die Vermeidung der Silber­ ionen-Farbbildung, nur unzulänglich erreicht wird. Falls die Temperaturdifferenz größer ist als 70°C, kann dies dazu führen, daß die Keramik der Seite (32 a) mit niedrigerem Schmelzpunkt in den Schmelzzustand mit niedriger Viskosität übergeht, wenn die Keramik der Seite (32 b) mit höherem Schmelzpunkt geschmolzen ist, so daß in der erstgenannten Keramik (32 a) Blasen entstehen können.
Bei allen vorangehend beschriebenen Schichtstrukturen 10, 20 und 30 wird die Sammelleiterschiene 3 in folgender Weise hergestellt: zunächst wird keramisches Farbpulver mit den erwähnten Komponenten mit einem Trägerstoff zu einer Paste gemischt, die auf das Glas gedruckt wird. Anschließend erfolgt Trocknen oder Härten. Die Trocknungsbehandlung bewirkt, daß der Träger in der keramischen Farbpaste ver­ dunstet und damit verschwindet. Danach wird auf die kerami­ sche Farbschicht 2, 22 bezw. 32 Silberpaste aufgebracht und dann getrocknet. Die Trocknungsbehandlung der Silberpaste bewirkt, daß der Träger in der Silberpaste verdunstet und damit verschwindet. Die Silberpaste besteht aus folgenden Komponenten:
Silber in Pulverform:
70 bis 80 Gewichtsprozent
Fritte: 3 bis 5 Gewichtsprozent
Träger: 15 bis 27 Gewichtsprozent
Anschließend werden die getrocknete Silberpaste und die getrocknete keramische Farbschicht gleichzeitig getempert. Es sei hier erwähnt, daß anstelle der Sammelleiterschiene auch eine Elektrode für eine Antenne, z.B. für ein Fahrzeug-Fernsehgerät durch Aufdrucken, Trocknen und Brennen von Silberpaste erzeugt werden kann.
Bei der in Fig. 2 und 3 dargestellten Schichtstruktur 10 bezw. 20 enthält die keramische Farbschicht 2 bezw. 22 als Reduktionsmittel wirkendes Metallpulver. Dieses verhin­ dert, daß das in der Silberpaste enthaltene Silber beim Tem­ pern der Farbschicht 2 bzw. 22 und der Sammelleiterschiene 3 ionisiert wird. Dadurch wird vermieden, daß Silberionen in die Fritte der keramischen Farbschicht 2 bezw. 22 diffun­ dieren, so daß die Entstehung der oben erwähnten Ionen-Farb­ bildung verhindert ist. Damit läßt sich eine Heckscheibe 1 mit gutem Erscheinungsbild herstellen. Bei der in Fig. 4 dargestellten Schichtstruktur 30 ist die Schmelztemperatur der auf der Seite der Scheibe gelegenen Farbschicht 32 a niedriger als die Schmelztemperatur der auf der Seite der Sammelleiterschiene 3 liegenden Farbschicht 32 b. Wenn die Behandlungstemperatur für das Tempern der beiden Farbschich­ ten 32 a und 32 b die Schmelztemperatur für die Farbschicht 32 a der Seite mit niedrigerem Schmelzpunkt erreicht, wird diese ausreichend geschmolzen, um an dem Glas haften zu können. Sie unterliegt außerdem einer Farbbildung. Die Farbschicht 32 b auf der Seite mit höherem Schmelzpunkt wird jedoch nicht genügend stark geschmolzen, um einen hochvis­ kosen Zustand zu erreichen. Unter diesen Bedingungen fließt die in der Farbschicht 32 a mit dem niedrigeren Schmelzpunkt und die in der Sammelleiterschiene enthaltene Fritte in die Poren, die sich in der Farbschicht 32 b mit dem höheren Schmelzpunkt befinden. Deshalb können keine Silberionen aus der Silberpaste durch die auf der Seite der Sammelleiter­ schiene 3 liegende Farbschicht 32 b in die auf der Seite der Scheibe liegende Farbschicht 32 a diffundieren, so daß eine Silberionen-Farbbildung verhindert wird und man wiederum eine Heckscheibe mit hervorragendem Erscheinungsbild erhält.
Testbeispiel
In der folgenden Tabelle ist angegeben, ob die vorangehend beschriebenen Schichtstrukturen 10, 20 und 30 und die in Fig. 5 dargestellte Schichtstruktur nach dem Stand der Technik eine Silberionen-Farbbildung verursachen oder nicht.
Die im folgenden angegebenen Komponenten in den einzelnen keramischen Farbschichten beziehen sich auf den Zustand nach dem Tempern.
Als Windschutzscheibe 1 wurde eine 3 mm dicke Glasplatte verwendet. Der Brennvorgang dauerte jeweils nur 10 Minuten.
In der ersten Schichtstruktur 10 wurden 8 Gewichtsprozent Aluminiumpulver als Reduktionsmittel in die keramische Farb­ schicht 2 gemischt. Der Rest bestand aus Fritte und Pigment.
In der zweiten Schichtstruktur 20 sind ebenfalls 50 Gewichts­ prozent Al-Pulver als Reduktionsmittel in der keramischen Schicht 22 b auf der Seite der Sammelleiterschiene 3 enthal­ ten. Der Rest ist Fritte.
In der dritten Schichtstruktur 30 wird als Farbschicht 32 a auf der Scheibenseite eine Keramik verwendet, die bei 600°C getempert wird. Als Farbschicht 32 b auf der Seite der Sammel­ leiterschiene 3 wird eine Keramik verwendet, die aus einer Glasfritte mit einem Dispergens besteht und die bei 650°C gebrannt werden kann. Die Fritte in der letztgenannten Farbschicht 32 b enhält Boratglas oder Borsilikat-Bleiglas und der Dispergator enthält Methylcellulose oder Ethylcellulose.
Tabelle
In der vorstehenden Tabelle haben die einzelnen Zeichen folgende Bedeutung:
A:
Es findet keine Farbbildung durch Silberionen statt.
X: Es findet Farbbildung durch Silberionen statt.
Y: Die keramische Farbschicht wurde nicht vollständig gebrannt.
Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, kann die Erfindung die Silberionen-Farbbildung an dem Teil, an dem die keramische Farbschicht an der Glasplatte anliegt, selbst dann wirksam verhindern, wenn die keramische Farbschicht und die Ionen enthaltende leitfähige Schicht gleichzeitig auf der Ober­ fläche der Glasplatte gebrannt werden.
Das Reduktionsmittel, das Metallpulver oder dergleichen enthält, kann auch der in Fig. 4 dargestellten Farbschicht 32 b mit dem höheren Schmelzpunkt zugefügt werden.

Claims (11)

1. Aus einer keramischen Farbschicht und einer leitfähigen Schicht bestehende Schichtstruktur (10; 20; 30)
mit einer keramischen Farbschicht (2; 22; 32), die auf der Oberfläche einer Glasplatte (1) ausgebildet ist,
sowie mit einer leitfähigen Schicht (3), die auf der Oberfläche dieser keramischen Farbschicht ausgebildet ist und Silberionen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Teilschicht (2; 22 b; 32) der kerami­ schen Farbschicht, die sich auf der Seite befindet, auf der die leitfähige Schicht ausgebildet ist, aus einer keramischen Schicht (2; 22 b) besteht, die ein Reduktionsmittel enthält, oder aus einer keramischen Schicht (32 b), die einen höheren Schmelzpunkt hat.
2. Schichtstruktur (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilschicht (2), die die genannte keramische Farbschicht (2) bildet und sich auf der Seite befindet, auf der die leitfähige Schicht (3) ausgebildet ist, aus der kera­ mischen Farbschicht (2) selbst besteht und ein Reduktions­ mittel enthält.
3. Schichtstruktur (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das in der keramischen Farbschicht (2) enthaltende Reduktionsmittel Pulver eines Metalls ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Cu, Fe, Al, Pb, Sn, Zn und S enthält.
4. Schichtstruktur (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die keramische Farbschicht (2) 2,0 bis 20 Gewichts­ prozent des als Reduktionsmittel dienenden Metalls enthält.
5. Schichtstruktur (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die keramische Farbschicht (2) 5,0 bis 10 Gewichts­ prozent des als Reduktionsmittel dienenden Metalls enthält.
6. Schichtstruktur (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Teilschicht (22 b), die Bestandteil der kerami­ schen Farbschicht (22) ist und sich auf der Seite befindet, auf der die leitfähige Schicht (3) ausgebildet ist, aus einer keramischen Schicht (22) besteht, die ein Reduktionsmittel enthält.
7. Schichtstruktur (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das in der Teilschicht (22 b) der keramischen Farb­ schicht (22) enthaltene Reduktionsmittel Pulver eines Metalls ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die Cu, Fe, Al, Pb, Sn, Zn, und S enthält.
8. Schichtstruktur (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die keramische Teilschicht (22 b) der keramischen Farbschicht (22) 5,0 bis 98 Gewichtsprozent des als Reduk­ tionsmittel dienenden Metalls enthält.
9. Schichtstruktur (20) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die keramische Teilschicht (22 b) der keramischen Farbschicht (22) 60 bis 90 Gewichtsprozent des als Reduk­ tionsmittel dienenden Metalls enthält.
10. Schichtstruktur (30) nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einen Bestandteil der keramischen Farb­ schicht (22) bildende Teilschicht (32 b), die sich auf der Seite befindet, auf der die leitfähige Schicht (3) ausgebil­ det ist, aus einer ersten Farbschicht (32 b) mit einem relativ hohen Schmelzpunkt besteht und daß der verbleibende Teil (32 b) der keramischen Farbschicht (32) aus einer zweiten Farbschicht (32 a) besteht, die einen relativ niedrigen Schmelzpunkt hat.
11. Schichtstruktur (30) nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet,
daß die Schmelztemperatur der ersten Farbschicht (32 b) der keramischen Farbschicht (32) um 30°C bis 70°C höher liegt als die Schmelztemperatur der zweiten Farbschicht (32 a),
und daß die erste und die zweite Farbschicht (32 b, 32 a) gleichzeitig auf der Glasplatte (1) bei der Schmelztemperatur der zweiten Farbschicht gebrannt werden.
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