KR101523867B1 - 전기 가열층을 갖춘 투명 창유리 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 창유리 면의 적어도 일부에 걸쳐 연장되고 연결 수단에 의해 전압원에 전기적으로 연결될 수 있는 전기 가열층을 갖춘 투명 창유리이며, 연결 수단은 공급 전압이 인가된 후에 가열 전류가 가열층에 의해 형성되는 가열 필드에 걸쳐 흐르도록 각각 전체 스트립 길이에 걸쳐 가열층에 직접 전기 도전적으로 연결되는 스트립 형상의 제1 버스 바 및 스트립 형상의 제2 버스 바를 포함하며, 제1 버스 바는 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되고 제2 버스 바는 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되며, 창유리는 가열 필드가 없는 적어도 하나의 창유리 구역을 가지고 해당 창유리 구역에는 가열 필드가 없는 창유리 구역이 공급 전압의 인가에 의해 가열될 수 있도록 하는 비반응성 저항을 가지는 적어도 하나의 전기 구역 가열 요소가 배열되며, 구역 가열 요소는 가열 필드에 대한 전기 병렬 회로에서 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블과 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되는 투명 창유리에 관한 것이다. 본 발명은 또한 구역 가열 요소가 가열 필드에 대한 전기 병렬 회로에서 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블과 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되는 투명 창유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

전기 가열층을 갖춘 투명 창유리 및 그의 제조 방법 {TRANSPARENT PANE WITH AN ELECTRICAL HEATING LAYER AND PRODUCTION PROCESS THEREFOR}

본 발명은 창유리 기술 분야에 속하는 것으로, 전기 가열층을 갖춘 투명 창유리 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

전기 가열층을 갖춘 투명 창유리는 그 자체로 널리 공지되어 있으며, 이미 특허 문헌에서 누차 설명된 바 있다. 단지 예로서, 이와 관련하여 독일 공개 특허출원 DE 10200705286, DE 102008018147 A1 및 DE 102008029986 A1을 참조한다. 자동차에 있어, 이런 창유리는 앞 유리(windshield)로 흔히 사용되는데, 이는 법적으로 중심 시야에 어떤 실질적인 시각 제한도 없어야 하기 때문이다. 가열층에 의해 생성되는 열에 의해 응결된 수분, 얼음 및 눈이 단시간 내에 제거될 수 있다.

가열 전류는 대개 적어도 한 쌍의 스트립 또는 밴드 형상 전극에 의해 가열층 내로 도입된다. 버스 바(bus bar)로서, 이들 전극은 가열층 내로 가열 전류를 최대한 균일하게 도입하고 광범위하게 분산시켜야 한다. 현재 산업적 연속 생산에 사용되는 재료의 경우, 가열층의 전기적 면 저항(sheet resistance)은 비교적 높고, 대략 수 Ω/sq(ohms per square)일 수 있다. 그러나, 적정한 가열 출력을 획득하기 위해서는 공급 전압도 이에 대응하여 높아야 하지만 예컨대 자동차의 경우에는 일반적으로 12 볼트 내지 24 볼트의 차내(onboard) 전압만이 이용 가능하다. 가열층의 면 저항은 가열 전류의 전류 경로의 길이에 비례하여 증가하기 때문에, 반대 극성을 갖는 버스 바는 서로 간에 최소 가능 거리를 가져야 한다. 따라서 너비가 높이보다 긴 자동차 창유리의 경우에는 가열 전류가 보다 짧은 창유리의 높이의 경로를 통해 흐를 수 있도록 버스 바는 보다 긴 두 개의 창유리 에지를 따라 배치된다. 그러나 이 구성으로 인해 창유리를 닦기 위해 마련되는 앞 유리 와이퍼의 휴지(resting) 또는 정주(parked) 위치의 영역은 통상 가열 필드(heating field)의 외부에 놓이게 되고, 따라서 적정한 가열 출력이 해당 영역에 계속해서 존재하지 않게 되어 와이퍼가 제자리에 동결될 수 있다.

유럽 특허 출원 EP 0524537 A2는 전기 가열층을 구비하되 와이퍼 보관 영역에 두 개의 평판형 가열 스트립이 가열 요소로서 마련되는 앞 유리를 제시한다. 가열 스트립은 각각의 경우, 창유리의 하부 에지에 인접하게 배치되는 하부 버스 바를 통해 전원의 일측 단자에 전기적으로 연결되고 리드(lead) 와이어를 통해 전원의 타측 단자에 전기적으로 연결된다. 이 배열은 두 개의 가열 스트립을 위해 전류가 하부 버스 바에 추가로 로딩된다는 단점이 있다.

독일 특허 출원 DE 102007008833 A1은 와이퍼 보관 영역에서 추가로 가열될 수 있는 전기 가열 가능한 앞 유리를 제시한다. 이를 위해, 접지 커넥터로서의 하부 버스 바에 연결되는 가열 와이어가 마련된다. 가열 와이어는 시야에 있는 창유리의 가열과는 별도로 전원을 공급받는다. 이 배열에서도 가열 와이어용 전류가 하부 버스에 추가로 로딩된다.

이에 반해, 본 발명의 목적은 전기 가열층을 갖춘 투명 창유리를 유리하게 개선하는 데 있다. 이를 비롯한 여타의 목적은 독립 청구항의 특징을 갖는 투명 창유리를 제시하는 본 발명에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시예는 하위 청구항의 특징에 의해 명시된다.

본 발명에 따르면, 특히 자동차의 앞 유리로서 구성되는 전기 가열 가능 투명층(이하 "가열층"이라 칭함)을 갖춘 투명 창유리가 제시된다. 가열층은 적어도 창유리 표면의 상당 부분, 특히 창유리의 (중심) 시야에 걸쳐 연장되며, 전기 연결 수단에 의해 전원에 전기적으로 연결될 수 있다. 연결 수단은 전원의 두 단자와의 연결을 위해 마련되는 외부 커넥터를 가진다. 또한 연결 수단은 공급 전압의 인가 후에 가열 전류가 가열층에 의해 형성되는 가열 필드에 걸쳐 흐르도록 가열층 내로 가열 전류를 도입하는 역할을 하고 가열층에 직접 전기 도전적으로 연결되는 적어도 두 개의 연결 전극을 포함한다. 본 발명의 맥락에서, 용어 "가열 필드"는 연결 전극에 공급 전압을 인가함으로써 생성되는 가열 전류에 의해 직접 가열 가능한 가열층의 영역을 가리킨다.

연결 전극은 버스 바로서, 광범위하게 분산되는 가열 전류를 가열층 내로 도입하기 위해 스트립 또는 밴드 전극("버스 바")의 형태로 구성된다. 따라서 본 발명에 따른 창유리에는 각각의 경우 전체 스트립 길이에 걸쳐(즉, 길이 방향으로 버스 바의 전체 길이에 걸쳐) 가열층에 직접 전기 도전적으로 연결되는 밴드 형상 제1 버스 바와 밴드 형상 제2 버스 바가 마련된다. 이를 위해, 두 개의 밴드 형상 버스 바는 예컨대 (스크린) 인쇄 방법의 인쇄에 의해 가열층 전체에 도포되지만, 이론상으로는 각각의 버스 바가 버스 바의 전체 길이를 따라 연장되는 연결 섹션에서 가열층에 도포되는 것으로도 충분하다. 따라서, 버스 바는 각각의 경우, 전체 스트립 길이에 걸쳐 연장되고 가열층과 직접 전기적으로 접촉하는 접촉 영역을 가진다. 고-옴(high-ohmic) 가열층에 비해, 버스 바는 해당 버스 바 자체가 전기 가열에 사실상 기여하지 않도록 비교적 작거나 저-옴인 전기 저항을 가진다. 자동차 앞 유리에 있어, 두 개의 버스 바가 자동차 창유리의 횡방향으로 연장되도록 제1 버스 바는 창유리의 상부 에지에 인접하게 배치되고 제2 버스 바는 창유리의 하부 에지에 인접하게 배치된다.

본 발명에 따른 창유리의 버스 바는 각각의 경우 그 전체 길이에 걸쳐 가열층에 직접 전기 도전적으로 연결되기 때문에, 버스 바는 오직 창유리의 횡방향으로만 연장된다. 따라서 버스 바는 창유리의 두 측면 에지, 특히 코팅이 없거나 가열층으로 코팅되지만 가열 필드로부터 갈바닉 절연되는(galvanically separated) 창유리의 에지 영역에는 연결되지 않는다. 버스 바가 창유리의 측면 에지에 마련되지 않는다는 사실로 인해, 유리하게는 버스 바의 전기 저항의 증가 및 관련된 전력 손실이 방지될 수 있다. 공정 기술의 관점에서는, 버스 바가 창유리의 측면 에지에 마련되지 않음으로 해서 버스 바의 인쇄로 인한 창유리의 약화가 방지될 수 있기 때문에, 버스 바가 (스크린) 인쇄에 의해 인쇄되는 것이 유리하다.

창유리는 추가적인 연결 수단으로서, 버스 바에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되는 평판형 리본 케이블(예컨대 스트립 형상 금속 포일)을 가진다. 따라서 제1 버스 바는 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되고, 제2 버스 바는 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결된다. 이를 위해, 예컨대 평판형 리본 케이블은 각각의 버스 바의 연결 섹션에 적용된다. 따라서 평판형 리본 케이블은 각각의 경우, 관련 버스 바와 전기 도전적으로 접촉하는 접촉 영역을 가진다.

본 발명에 따른 창유리는 또한 버스 바를 통해 가열층 내로 도입되는 가열 전류에 의해 직접 가열될 수 없는 적어도 하나의 무 가열 필드(heating-field-free) 창유리 구역을 가진다. 특히 무 가열 필드 구역은 예컨대 차후의 가열층 제거에 의해 형성되거나 가열층의 도포 중에 마스킹에 의해 형성될 수 있는 무 가열층(heating-layer-free) 창유리 구역일 수 있다. 대안으로서, 공급 전압이 가열층을 침범하지 못하고 가열 전류가 가열층을 통해 흐르지 못하도록(즉, 직접 가열할 수 없도록) 가열층이 무 가열 필드 창유리 구역에 위치되는 것도 가능하다.

적어도 하나의 전기 가열 가능 가열 요소(이하 "구역 가열 요소"라 칭함)가 무 가열 필드 창유리 구역에 배치되는데, 본 가열 요소는 옴 가열을 수행하는 역할을 하며 무 가열 필드 창유리 구역이 가열층에 대한 공급 전압과 동일한 공급 전압의 인가에 의해 전기 가열될 수 있도록 하는 옴 저항을 가진다. 구역 가열 요소가 가열 필드에 대한 전기 병렬 회로에서 가열층의 전기 연결 수단에 전기적으로 연결되는 것이 필수적이다. 이를 위해, 구역 가열 요소는 제1 버스 바에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 접촉하는 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블과, 제2 버스에 직접 전기 도전적으로 접촉하는 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 전기 도전적으로 연결된다. 따라서 구역 가열 요소는 버스 바에 직접 전기 도전적으로 연결되지는 않는다.

구역 가열 요소는 유리하게는 별도의 외부 커넥터 없이 기능할 수 있도록 평판형 리본 케이블을 통해 가열층과 동일한 공급 전압을 공급받을 수 있다. 또한 구역 가열 요소가 버스 바에 직접 전기 도전적으로 연결되지 않는다는 사실 때문에, 유리하게는 버스 바가 구역 가열 요소의 전류에 의해 추가적인 전기적 로딩을 받는 것이 방지될 수 있다. 대신에, 구역 가열 요소용 전류는 버스 바를 우회하여 평판형 리본 케이블로부터 구역 가열 요소로 직접 공급된다. 유리하게는, 구역 가열 요소용 전류가 버스 바로 안내되지 않아서 이와 관련된 비교적 높은 전기적 손실이 방지될 수 있기 때문에 창유리는 특히 고효율적으로 가열될 수 있다.

본 발명에 따른 창유리가 자동차 앞 유리로서 구현되는 경우, 반드시 무 가열층 창유리 구역인 것만은 아닌 무 가열 필드 창유리 구역은 예컨대 전자기 신호 투과성인 통신창일 수 있거나 창유리를 닦기 위해 마련되는 앞 유리 와이퍼의 휴지 또는 정주 위치의 영역일 수 있다. 특히 후자의 경우, 본 발명에 따른 창유리는 특히 유리하게는 구역 가열 요소에 대한 별도의 전선이 필요하지 않다.

본 발명에 따른 창유리에서, 구역 가열 요소는 연결 섹션을 통해 제1 및/또는 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결된다. 이 경우, 생산 기술의 견지에서는 연결 섹션이 적어도 영역별로 가열층, 특히 가열 필드에 물리적으로 접촉하여 배치되고, 적어도 가열층 또는 가열 필드에 물리적으로 접촉하여 배치되는 연결 섹션의 영역만큼은 환경에 대한 전기적 절연 피복(sheathing)을 구비하는 것이 특히 유리할 수 있다. 이런 피복은 예컨대 폴리우레탄 코팅의 형태로 구현될 수 있다. 연결 섹션이 창유리의 무 가열층 또는 무 가열 필드 에지 구역에 적어도 부분적으로 배치되는 것도 똑같이 가능하다. 후자의 경우에는 연결 섹션의 전기 절연 피복이 없어도 무방하다.

본 발명에 따른 창유리의 특히 유리한 실시예에서, 창유리는 두 개의 개별 창유리가 열가소성 접착제 층에 의해 서로 결합되고 가열층이 개별 창유리의 적어도 하나의 표면에 배치되고/되거나 개별 창유리 사이에 배치된 캐리어의 표면에 위치되는 복합 창유리로서 구현된다. 구역 가열 요소는 두 개의 개별 창유리 사이에 배치되며, 구역 가열 요소의 특히 간단하고 신뢰성 있는 고정이 이루어지도록 특히 적어도 섹션별로 접착제 층에 매립될 수 있다. 물론 두 개의 개별 창유리는 반드시 유리로 제조될 필요는 없으며 비유리 재료, 예컨대 플라스틱으로 제조될 수도 있다. 특히 구역 가열 요소와 가열층은 복합 창유리의 하나의 동일한 면(예컨대 "면 3")에, 달리 말해서 특히 접착제 층의 하나의 동일한 면에도 위치될 수 있다. 대안으로서, 구역 가열 요소와 가열층이 점착제 층의 각기 다른 면에 위치되는 것도 똑같이 가능하다.

본 발명에 따른 창유리의 다른 유리한 실시예에서, 적어도 하나의 구역 가열 요소는 예컨대 특히 간단하고 경제적인 기술적 구현을 가능하게 하는 금속 가열 와이어 또는 가열 포일의 형태로 구성된다. 바람직하게는, 가열 와이어는 35 ㎛ 내지 150 ㎛ 범위의 직경을 가지며, 특히 12 볼트 내지 24 볼트 범위의 공급 전압으로 바람직한 가열 출력이 획득될 수 있도록 0.1 Ω/m 내지 1 Ω/m의 옴 저항을 가지도록 구성된다. 바람직하게는, 가열 와이어는 예컨대 12 볼트 내지 24 볼트 범위의 공급 전압으로 창유리 표면 1㎡당 300 W 내지 1000 W 범위의 가열 출력을 획득할 수 있도록 구성된다. 가열 와이어가 적어도 하나의 만곡형 와이어 섹션을 가지는 경우, 부설 중에 실질적인 취급 용이성이 개선되고 파손의 위험이 저감되도록 만곡형 와이어 섹션은 4 mm를 초과하는 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하다.

산업적 연속 생산시, 가열 와이어로 구현되는 구역 가열 요소는 기술적으로 특히 간단하고 경제적인 방식으로 부설될 수 있다. 이를 위해, 가열 와이어의 일측 평면에서 실질적으로 이동 가능하되 가열 와이어가 두 개의 개별 층을 결합하기 위한 접착제 층 내로 압착되도록 가열된 압착 롤러에 결합되는 가이드 헤드를 사용하는 것이 가능하다. 가열된 압착 롤러에 의해, 접착제 층의 국지적 연화가 이루어질 수 있다.

자동차의 앞 유리로 구현된 본 발명에 따른 창유리의 일 실시예에서는, 구역 가열 요소가 창유리의 하부 에지에 인접하게 배치되는 버스 바에 중첩되게 배치되는 것이 유리하다. 이 조치에 의해, 유리하게는 하부 버스 바의 영역에서도 창유리의 가열이 이루어질 수 있다. 하부 버스 바는 대개 매우 낮은 옴 가열 출력만을 가지며 가열 필드 외부에 놓인다. 따라서 창유리의 스트립 형상 영역에서도 눈 또는 얼음층을 신뢰성 있고 안전하게 제거하는 것이 가능하다.

본 발명은, 적어도 창유리 표면의 상당 부분에 걸쳐 연장되고 전기 연결 수단을 통해 전원에 전기적으로 연결될 수 있는 전기 가열층을 구비하고, 연결 수단은 공급 전압의 인가 후에 가열 전류가 가열층에 의해 형성되는 가열 필드에 걸쳐 흐르도록 각각의 경우 전체 스트립 길이에 걸쳐 가열층에 직접 전기 도전적으로 연결되는 스트립 형상의 제1 버스 바와 스트립 형상의 제2 버스 바를 포함하며, 제1 버스 바는 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되고 제2 버스 바는 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되며, 창유리는 적어도 하나의 무 가열 필드 창유리 구역을 가지는 투명 창유리의 제조 방법을 추가로 포함한다. 본 방법에서는, 무 가열 필드 창유리 구역이 공급 전압의 인가에 의해 가열될 수 있도록 하는 옴 저항을 갖는 적어도 하나의 전기 구역 가열 요소가 무 가열 필드 창유리 구역에 배치된다. 구역 가열 요소는 가열 필드에 대한 전기 병렬 회로에서 적어도 하나의 제1 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결되고 적어도 하나의 제2 평판형 리본 케이블에 직접 전기 도전적으로 연결된다. 본 방법의 유리한 실시예에서, 구역 가열 요소는 적어도 섹션별로 가열층과 물리적으로 접촉하지만 해당 가열층에 대해 전기 절연되도록 배치된다. 공정 기술의 견지에서는, 구역 가열 요소가 일체형 가열 와이어의 형태로 부설되는 것이 유리하다.

또한 본 발명은 가구, 장치 및 건물에서, 그리고 육상, 항공 및 수상 운송 수단에서 내장 부품으로서 및 기능성 개별 피스로서, 특히 자동차에서 예컨대 앞 유리, 후면 창, 측면 창 및/또는 유리 지붕으로서의 전술한 바와 같은 투명 창유리의 용도를 포함한다.

물론 상이한 실시예는 단독 또는 임의의 조합으로 실현될 수 있다. 특히 전술한 특징과 다음에 설명되는 특징은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 명시된 조합으로는 물론 다른 조합 또는 단독으로 사용될 수 있다.

이제 첨부도면을 참조한 예시적인 실시예를 이용하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면은 자동차 앞 유리로서 구현된 본 발명의 일 예시적인 창유리 실시예의 개략도를 단순화되고 비례가 아닌 묘사 방식으로 도시한다.

첨부 도면에서, 본 발명에 따른 창유리는 예컨대 참조 부호 1로 일괄 표기된 자동차 앞 유리의 형태로 구체화되어 있다. 앞 유리(1)는 (덧붙인 단면도에서 알 수 있는 바와 같이) 둘 다 개별 창유리로서 구현되어 본 명세서에서는 열가소성 접착제 층(4), 예컨대 폴리비닐 부티랄(PVB) 필름, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 필름 또는 폴리우레탄(PU) 필름에 의해 서로 결합되는 경질 외측 창유리(2)와 경질 내측 창유리(3)를 포함하는 복합 창유리로서 구현된다. 이런 복합 창유리의 기본 구조는 예컨대 자동차의 산업적 연속 생산을 통해 기술분야의 기술자에게 잘 공지되어 있어서 본 명세서에서는 상세히 검토할 필요가 없다. 두 개의 개별 창유리(2, 3)는 대략 동일한 크기이고 대략 사다리꼴의 만곡형 윤곽을 가지며 예컨대 유리로 제조되는데, 플라스틱 등의 비유리 재료로 이들 창유리를 제조하는 것도 똑같이 가능하다. 창유리 이외의 용례의 경우에는, 가요성 재료로 두 개의 개별 창유리(2, 3)를 제조하는 것도 가능하다.

창유리(1)의 윤곽은 사다리꼴 형상에 대응하여 두 개의 장측(long) 에지(5a, 5a')(설치 위치에서는 상부와 하부) 및 두 개의 단측(short) 에지(5b, 5b')(설치 위치에서는 좌측과 우측)로 구성되는 창유리의 에지(5)에 의해 한정된다. 접착제 층(4)에 결합되는 내측 창유리(3)의 면("면 3")에는 앞 유리(1)를 전기 가열하는 역할을 하는 투명 가열층(6)이 침착된다. 가열층(6)은 실질적으로 내측 창유리(3)의 표면 전체에 걸쳐 도포되며, 가열층 에지(8)가 창유리의 에지(5)에 대해 내향으로 후퇴되도록 내측 창유리(3)의 모든 면의 외주 에지 스트립(7)은 코팅되지 않는다. 이 조치는 가열층(6)이 외부에 대해 전기적으로 절연되도록 하는 역할을 한다. 또한 가열층(6)은 창유리의 에지(5)로부터 침투하는 부식으로부터 보호된다.

가열층(6)은 본래 공지된 방식으로 적어도 하나의 전기 도전성 금속성 하위층, 바람직하게는 은(silver)과, 선택적으로 반사 방지층 및 차단층과 같은 여타의 하위층을 구비한 층 연속체(layer sequence)를 포함한다. 층 연속체는 유리하게는 창유리의 절곡에 필요한 통상 600℃를 넘는 온도를 손상 없이 견딜 수 있도록 높은 열 안정성을 가지지만, 낮은 열 안정성을 갖는 층 연속체도 제공될 수 있다. 층 연속체는 내측 창유리(3)에 직접 도포되는 대신에, 예컨대 외측 및 내측 창유리(2, 3)에 후속 접착되는 플라스틱 필름에 도포될 수도 있다. 가열층(6)은 예컨대 스퍼터링(마그네트론 캐소드 스퍼터링)에 의해 도포된다. 가열층(6)의 면 저항은 예컨대 0.1 Ω/sq 내지 6 Ω/sq의 범위이다. 가열층(6)은 (상부) 제1 버스 바(10)와 (하부) 제2 버스 바(11)에 직접 전기 도전적으로 연결된다. 두 개의 버스 바(10, 11)는 각각의 경우 밴드 또는 스트립 형상으로 구현되며, 가열층(6) 내로 공급 전류를 광범위하게 도입하기 위한 연결 전극으로서의 역할을 한다. 이를 위해 버스 바(10, 11)는 가열층(6)에 배치되며, 제1 버스 바(10)는 창유리의 상부 장측 에지(5a)를 따라 연장되고 제2 버스 바(11)는 창유리의 하부 장측 에지(5a')를 따라 연장된다. 따라서 두 버스 바(10, 11)는 그 전체 스트립 길이를 따라 가열층(6)에 직접 전기 도전적으로 연결되며 각각의 경우 그 저면에 위치되는 접촉 영역에서 가열층(6)과 접촉한다. 두 개의 버스 바(10, 11)는 오로지 창유리의 장측 에지(5a, 5a')만을 따라 연장되며 창유리의 단측 에지(5b, 5b')를 따라서는 연장되지 않는다. 두 버스 바(10, 11)는 하나의 동일한 재료로 제조되며, 예컨대 스크린 인쇄 방법에서 예컨대 가열층(6)에 페이스트를 인쇄함으로써 제조될 수 있다. 대안으로서, 협폭의 금속 포일 스트립, 예컨대 구리 또는 알루미늄 금속 포일 스트립으로 버스 바(10, 11)를 제조하는 것도 가능하다. 버스 바는 예컨대 접착제 층(4)에 고정되어 외측 창유리(2)와 내측 창유리(3)의 결합시 가열층(6)에 배치될 수 있다. 전기 접점은 개별 창유리의 결합시 열과 압력의 작용을 통해 확보될 수 있다. 단지 완전을 기할 목적으로, 가열층(6)의 최상층은 전기 절연재로 제조될 수 있다는 사실을 언급해 둔다. 버스 바(10, 11)가 인쇄되는 경우에는, 전기 접점을 생성하기 위해 가열층(6)이 예컨대 인쇄 페이스트의 유리 프릿에 의해 약간 식각될 수 있다. 버스 바(10, 11)가 금속 포일 스트립으로서 도포되는 경우에는, 가열층(6) 중 절연재로 제조되는 최상층이 예컨대 납땜용 인두에 의해 국지적으로 제거될 수 있다.

평판형 리본 케이블(예컨대 협폭 금속 포일)로서 구현되는 제1 연결 리드(12)는 제1 버스 바(10)에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되며, 공급 전압을 이용할 수 있도록 전원의 단자(예컨대 음극 단자)와의 연결을 위해 마련되는 제1 외부 커넥터(20)를 가진다. 제1 연결 리드(12)는 제1 버스 바(10)에 수직한 창유리의 상부 장측 에지(5a)의 대략 중앙에 배치된다. 두 개의 제2 연결 리드(13, 13')는 제2 버스 바(11)에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되는데, 해당 도전체 또한 각각의 경우 평판형 리본 케이블(예컨대 협폭 금속 포일)로서 구현되며, 각각의 경우 전원의 타측 단자(예컨대 음극 단자)와의 연결을 위해 마련되는 제2 외부 커넥터(21, 21')를 가진다. 두 개의 제2 연결 리드(13, 13')는 다음에 설명되는 무 가열 필드 구역(9)의 중앙 영역(16)의 양측에 거리를 두고 제2 버스 바(11)에 수직하게 배치된다. 연결 리드(12, 13, 13')는 각각의 경우 그 밑면에 위치되는 접촉 영역에서 관련 버스 바(10, 11)와 접촉한다.

공급 전압의 인가시 가열 전류가 흐르는 가열 필드(14)는 두 개의 버스 바(10, 11)에 의해 둘러싸인다. 가열층(6)에 비해 경미한 옴 저항으로 인해, 버스 바(10, 11)는 사실상 가열되지 않아서 가열 출력에 두드러지게 기여하지 않는다.

서두에 이미 설명한 바와 같이, 가열층(6)의 면 저항이 가열 전류의 전류 경로의 길이에 비례하여 증가하기 때문에 만족스러운 가열 출력과 관련해서는 두 개의 버스 바(10, 11)가 서로 간에 최소 가능 거리를 가지는 것이 유리하다. 이런 이유로, 더 이상 시야의 일부를 구성하지 않고 창유리를 닦기 위해 마련되는 앞 유리 와이퍼의 휴지 또는 정주 위치의 영역에 대응하는 하부 창유리 영역을 무 가열 필드 구역(9)으로서 구현하는 것이 유익하다. 그럼에도 불구하고, 가열층(6)은 무 가열 필드 구역(9)에 위치되지만 해당 무 가열 필드 구역은 두 개의 버스 바(10, 11) 사이에 위치되지 않아서 가열 전류가 가열층을 통해 흐를 수 없으며, 따라서 가열층은 직접 가열될 수 없다.

무 가열 필드 구역(9)을 가열하기 위해, 무 가열 필드 구역은 전기 가열 가능 구역 가열 요소로서의 역할을 하는 가열 와이어(15)를 가진다. 가열 와이어(15)는 전기 절연 피복, 예컨대 폴리우레탄 광택제로 둘러싸인다. 가열 와이어(15)는 중앙 영역(16)의 양측에 위치하고 가열 와이어(15)의 사행(meandering) 만곡형 경로에 의해 한정되는 두 개의 가열 구역(17, 17')을 형성한다. 가열 와이어(15)의 사행 만곡형 경로는 무 가열 필드 구역(9)을 적어도 대략 지역적으로 가열하는 역할을 한다. 가열 와이어(15)의 제1 와이어 단부(18)는 일측(도면에서는 좌측) 제2 연결 리드(13)와 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되는 반면, 제2 와이어 단부(19)는 타측(도면에서는 우측) 제2 연결 리드(13')와 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결된다. 구체적으로 가열 와이어(15)는 일측 가열 구역(17)의 제1 와이어 단부(18)에서 시작하여 중앙 영역(16)을 건너지 않고 하부 또는 제2 버스 바(11)보다 위에서 또는 해당 버스 바 상에서 버스 바의 길이의 대략 1/2에 걸쳐 배치되는 사행 만곡형 경로를 가지며, 이어서 창유리의 좌측 단측 에지(5b)를 따라 무 가열층 에지 스트립(7)에서 연장되고, 창유리의 상부 장측 에지(5a)를 따라 상부 또는 제1 버스 바(10)보다 위에서 또는 해당 버스 바 상에서 전체 버스 바 길이에 걸쳐 추가로 연장되고, 창유리의 우측 단측 에지(5b')를 따라 무 가열층 에지 스트립(7)에서 연장되고, 이어서 타측 가열 구역(17')에서는 중앙 영역(16)을 건너지 않고 하부 또는 제2 버스 바(11)보다 위에서 또는 해당 버스 바 상에서 버스 바 길이의 대략 1/2에 걸쳐 연장되는 사행 만곡형 경로를 다시 취하며, 마지막으로 제2 와이어 단부(19)에서 종단된다. 이런 이유로, 가열 와이어(15)는 하나의 접촉점에서 창유리(5a)의 상부 장측 에지 상에 제1 연결 리드(12)와의 전기 접점을 갖지만, 전기 피복으로 인해 제1 버스 바(10)와의 직접 전기 접점을 갖지는 않는다. 제1 접촉점(24)에서 가열 와이어(15)와 제1 연결 리드(12) 간의 직접 전기 접점을 형성하기 위해, 가열 와이어(15)의 전기 절연 피복이 제1 연결 리드(12)의 영역에서 국지적으로 제거되는데, 이는 예컨대 납땜용 인두를 사용하여 광택층을 제거함으로써 연속 생산시 실현될 수 있다. 유사하게, 가열 와이어(15)의 전기 피복은 각각의 제2 접촉점(25)을 형성하도록 두 개의 제2 연결 리드(13, 13')에서 제거된다. 그렇지 않은 경우, 가열 와이어(15)는 절연 광택층으로 완전히 둘러싸인다.

따라서, 두 개의 가열 구역(17, 17') 외부에 위치되는 가열 와이어(15)의 연결 섹션(23)이 제1 연결 리드(12)에 전기적으로 연결되도록 하는 역할을 한다. 두 개의 버스 바(10, 11)에 공급 전압을 인가함으로써 가열 필드(14)와 가열 와이어(15)는 동시에 가열될 수 있으며, 버스 바(10, 11)에는 가열 와이어(15)의 전류가 도입되지 않는다. 대신에 전류는 예컨대 제1 연결 리드(12)에 의해 직접 가열 와이어(15)에 도입되고, 거기에서 가열 와이어(15)의 병렬 전류 경로로 분산되며, 두 개의 제2 연결 리드(13, 13') 상에서 다시 외부로 안내된다. 따라서 두 개의 버스 바(10, 11)에는 가열 와이어(15)의 가열 전류가 로딩되지 않아서, 유리하게는 추가적인 전기 손실이 방지될 수 있다.

가열 와이어(15)는 바람직하게는 금속성 재료, 특히 구리나 텅스텐으로 제조되지만 이는 의무적인 것은 아니다. 가열 와이어(15)는 예컨대 35 ㎛ 내지 150 ㎛ 범위의 직경을 가지며, 따라서 0.1 Ω/m 내지 1 Ω/m 범위의 옴 저항을 가지는데, 이로써 12 V 내지 24 V의 통상적인 자동차 차내 전압에 의한 실용적 사용에 적절한 가열 출력을 갖게 된다. 바람직하게는 창유리 표면 1㎡당 300 W 내지 1000 W 범위의 가열 출력이 이용 가능하다. 만곡형 섹션에서, 가열 와이어(15)는 4 mm의 최소 곡률 반경을 가지는 것이 바람직하며, 이로써 간단히 부설이 이루어질 수 있다.

도면에 도시되지는 않았지만, 적어도 가열 와이어와 물리적으로 접촉하는 가열층(6)의 섹션에서는 가열 와이어(15)가 두 개의 가열 구역(17, 17') 외부로 연장되는 것도 똑같이 가능하다. 이 경우, 가열 와이어(15)와 가열층(6)은 접착제 층(4)의 하나의 동일한 면에 배치되지만, 접착제 층(4)의 각기 다른 면에 배치될 수도 있다. 가열 와이어(15)가 단 하나의 가열 구역만을 형성하고 사행 만곡형 경로가 중앙 영역(16) 너머로 연장되거나 두 개의 전기적으로 분리된 섹션으로 분할되는 것도 똑같이 가능하다. 일체형 또는 원파트(one-part) 가열 와이어(15)는 연속 도전체 루프를 형성하며, 이로 인해 특히 간단하고 경제적인 와이어의 부설이 공정 기술의 견지에서 가능하게 된다. 두 개의 제2 연결 리드(13, 13') 대신에, 단 하나의 제2 연결 리드가 예컨대 제2 버스 바(11)의 중앙에 배치되는 것도 똑같이 가능하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 앞 유리는 다른 무 가열 필드 구역(9)으로서 구성되는 통신창(22)을 추가로 포함한다. 통신창(22)은 외부 환경과의 통신을 제공하는 역할을 하며, 이를 위해 전자기파에 대해 투과성이다. 통신창(22)의 정확한 기능은 본 발명의 이해와 무관하기 때문에 본 명세서에서는 상세히 검토될 필요가 없다. 물론 가열층(6)의 연결 리드(12, 13, 13')에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결될 수 있는 가열 와이어가 통신창을 직접 가열하기 위해 통신창(22)에도 유사한 방식으로 배치될 수 있다.

도면에서는 구역 가열 요소가 예로서 가열 와이어(15)의 형태로 구체화되어 있지만, 예컨대 접착제 층(4)에 고정될 수 있는 협폭 금속 포일 스트립으로 구역 가열 요소를 제조하는 것도 똑같이 가능하다.

이하 앞 유리(1)의 제조 방법을 그의 필수적인 단계를 예로서 설명한다.

먼저 외측 창유리(2)와 내측 창유리(3)가 유리 블랭크로부터 희망하는 사다리꼴 윤곽으로 절단된다. 이어서 내측 창유리(3)가 스퍼터링에 의해 가열층(6)으로 코팅되며, 에지 스트립(7)은 마스크의 사용을 통해 코팅되지 않는다. 앞 유리 와이퍼의 휴지 또는 정주 위치로서의 역할을 하는 하부 창유리가 코팅되지 않는 것도 가능하다. 대안으로서, 먼저 유리 블랭크를 코팅한 후 이를 절단하여 내측 창유리(3)를 형성하는 것도 가능하다. 이런 방식으로 사전가공된 내측 창유리(3)는 통신창(22)을 형성하기 위해 코팅이 제거되는데, 이 공정은 예컨대 기계식 박리 연삭 휠을 사용하여 연속 생산시 수행될 수 있다. 대안으로서, 에지 영역(7), 그리고 경우에 따라서는 앞 유리 와이퍼의 휴지 또는 정주 위치로서의 역할을 하는 하부 창유리 구역 또한 코팅 제거에 의해 생성될 수 있다. 이어서 두 개의 버스 바(10, 11)가 예컨대 스크린 인쇄 방법으로 내측 창유리(3)에 인쇄된다. 예컨대 은 인쇄 페이스트가 인쇄 페이스트로서 사용될 수 있다. 이어서 인쇄 페이스트가 미리 소성된 후 판유리(2, 3)가 고온에서 절곡되며, 연결 리드의 접착 및 납땜이 수행되고 외측 창유리(2)와 내측 창유리(3)가 함께 배치되어 접착제 층(4)에 의해 결합된다.

외측 창유리(2)와 내측 창유리(3)를 함께 배치하기 전에, 가열 와이어(15)가 예컨대 프레싱 공구의 압력 인가 헤드에 의해 접착제 층(4)에 압착될 수 있는데, 특히 경우에 따라서는 가열 와이어(15)가 예컨대 PVB의 비교적 낮은 융점에 근거하여 간단한 방식으로 접착제 층(4)에 열 고정되도록 가열될 수 있다. 대안으로서, 접착제 층(4)에 가열 와이어(15)용 요홈을 마련하여 그 내부에 가열 와이어를 부설하는 것도 가능하다. 이를 위해 가열 와이어(15)는 돌려 풀기(rolling off)에 의해 서서히 공급될 수 있도록 실용적인 방식으로 스풀에 감긴다. 제1 연결 리드(12) 및 제2 연결 리드(13, 13')와의 전기적 연결은 예컨대 초음파 용접 공정에서 납땜 또는 도전성 점착제에 의한 고정에 의해 이루어질 수 있다. 가열 와이어(15)가 절연 광택층에 의해 차폐되는 경우, 연결 리드(12, 13, 13')와의 전기적 연결은 납땜용 인두에 의해 간단한 방식으로 이루어질 수 있으며, 광택층은 고온의 작용을 통해 제거될 수 있다.

본 발명은 버스 바에 전기적으로 연결된 포일 도전체에 연결되는 적어도 하나의 구역 가열 요소가 적어도 하나의 무 가열 필드 창유리 구역에 배치되는 전기 가열층을 갖춘 투명 창유리를 제공한다. 유리하게는 구역 가열 요소용 외부 도전체가 없어도 무방하다.

1: 앞 유리
2: 외측 창유리
3: 내측 창유리
4: 접착제 층
5: 창유리의 에지
5a, 5a': 창유리의 장측 에지
5b, 5b': 창유리의 단측 에지
6: 가열층
7: 에지 스트립
8: 가열층의 에지
9: 무 가열 필드 구역
10: 제1 버스 바
11: 제2 버스 바
12: 제1 연결 리드
13, 13': 제2 연결 리드
14: 가열 필드
15: 가열 와이어
16: 중앙 영역
17, 17': 가열 구역
18: 제1 와이어 단부
19: 제2 와이어 단부
20': 제1 외부 커넥터
21, 21': 제2 외부 커넥터
22: 통신창
23: 연결 섹션
24: 제1 접촉점
25, 25': 제2 접촉점

Claims (14)

1. 창유리 표면의 적어도 일부에 걸쳐 연장되고 연결 수단(10, 11, 12, 13, 13')을 통해 전원에 전기적으로 연결될 수 있는 전기 가열층(6)을 갖춘 투명 창유리이며, 상기 연결 수단은 공급 전압의 인가 후에 가열 전류가 상기 가열층(6)에 의해 형성되는 가열 필드(14)에 걸쳐 흐르도록 각각의 경우 전체 스트립 길이에 걸쳐 상기 가열층(6)에 직접 전기 도전적으로 연결되는 스트립 형상의 제1 버스 바(10) 및 스트립 형상의 제2 버스 바(11)를 포함하며, 상기 제1 버스 바(10)는 적어도 하나의 제1 연결 리드(12)에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되고 상기 제2 버스 바(11)는 적어도 하나의 제2 연결 리드(13, 13')에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되며, 상기 창유리는 적어도 하나의 무 가열 필드 구역(9)을 가지고 상기 무 가열 필드 구역에는 무 가열 필드 구역(9)이 공급 전압의 인가에 의해 가열될 수 있도록 하는 옴 저항을 가지는 적어도 하나의 전기 구역 가열 요소가 배치되며, 상기 전기 구역 가열 요소는 상기 가열 필드(14)에 대한 전기 병렬 회로에서 상기 적어도 하나의 제1 연결 리드(12)와 상기 적어도 하나의 제2 연결 리드(13)에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되는 투명 창유리.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 연결 리드(12) 및/또는 제2 연결 리드(13, 13')에 상기 전기 구역 가열 요소를 전기적으로 연결하기 위해 하나 또는 복수의 연결 섹션(23)이 적어도 영역별로 상기 가열층(6)에 물리적으로 접촉하여 배치되며, 상기 가열층(6)에 접촉하여 배치되는 상기 연결 섹션(23)의 영역은 환경에 대한 전기 절연 피복을 구비하는 창유리.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 연결 리드(12) 및/또는 제2 연결 리드(13, 13')에 상기 전기 구역 가열 요소를 전기적으로 연결하기 위해 하나 또는 복수의 연결 섹션(23)이 적어도 영역별로 창유리의 에지 스트립(7)에 배치되는 창유리.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 두 개의 개별 창유리(2, 3)가 열가소성 접착제 층(4)에 의해 서로 결합된 복합 창유리로서 구현되고, 상기 가열층(6)은 상기 개별 창유리의 적어도 하나의 표면 및/또는 상기 개별 창유리 사이에 배열되는 캐리어의 표면에 위치되며, 상기 적어도 하나의 전기 구역 가열 요소는 상기 두 개의 개별 창유리 사이에 배치되는 창유리.
5. 제4항에 있어서, 상기 전기 구역 가열 요소는 적어도 섹션별로 상기 접착제 층(4)에 매설되는 창유리.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기 구역 가열 요소는 가열 와이어(15) 또는 가열 포일의 형태로 구성되는 창유리.
7. 제6항에 있어서, 상기 가열 와이어(15)는 35 ㎛ 내지 150 ㎛ 범위의 직경을 가지고/가지거나 12 볼트 내지 24 볼트 범위의 공급 전압으로 창유리 표면 1㎡당 300 W 내지 1000 W 범위의 제빙력(de-icing power)을 얻을 수 있도록 구성되는 창유리.
8. 제6항에 있어서, 상기 가열 와이어(15)는 적어도 하나의 만곡형 와이어 섹션을 가지며, 상기 만곡형 와이어 섹션은 4 mm를 초과하는 곡률 반경을 가지는 창유리.
9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 자동차 앞 유리(windshield)(1)로서 구현되고, 상기 적어도 하나의 무 가열 필드 구역(9)은 창유리를 닦기 위해 마련되는 앞 유리 와이퍼의 휴지(resting) 또는 정주(parked) 위치로서 및/또는 외부 환경과의 통신을 위한 통신창(22)으로서 역할을 하는 창유리.
10. 제9항에 있어서, 상기 전기 구역 가열 요소는 창유리의 장측 에지(5a')에 인접하게 배치되는 제2 버스 바(11)에 중첩되게 배치되는 창유리.
11. 창유리 표면의 적어도 일부에 걸쳐 연장되고 연결 수단을 통해 전원에 전기적으로 연결될 수 있는 전기 가열층(6)을 갖춘 투명 창유리의 제조 방법이며, 상기 연결 수단은 공급 전압의 인가 후에 가열 전류가 상기 가열층에 의해 형성되는 가열 필드(14)에 걸쳐 흐르도록 각각의 경우 전체 스트립 길이에 걸쳐 상기 가열층에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되는 스트립 형상의 제1 버스 바(10) 및 스트립 형상의 제2 버스 바(11)를 포함하며, 상기 제1 버스 바(10)는 적어도 하나의 제1 연결 리드(12)에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되고 상기 제2 버스 바(11)는 적어도 하나의 제2 연결 리드(13, 13')에 직접 접촉하여 전기 도전적으로 연결되며, 상기 창유리는 적어도 하나의 무 가열 필드 구역(9)을 가지며,
    - 상기 무 가열 필드 구역(9)이 공급 전압의 인가에 의해 가열될 수 있도록 옴 저항을 갖는 적어도 하나의 전기 구역 가열 요소가 상기 무 가열 필드 구역(9)에 구성되며,
    - 상기 전기 구역 가열 요소는 상기 가열 필드(14)에 대한 전기 병렬 회로에서 상기 적어도 하나의 제1 연결 리드(12)와 상기 적어도 하나의 제2 연결 리드(13, 13')에 직접 전기 도전적으로 연결되는 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 전기 구역 가열 요소는 적어도 섹션별로 상기 가열층(6)과 물리적으로 접촉하지만 상기 가열층(6)에 대해 전기적으로 절연되게 배치되는 방법.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전기 구역 가열 요소는 일체형 가열 와이어(15)의 형태인 방법.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 가구, 장치 및 건물에서, 그리고 육상, 항공 또는 수상 운송 수단에서 내장 부품으로서 및 기능성 개별 피스로서 사용되는 것을 특징으로 하는 투명 창유리.

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