DE60012120T2

DE60012120T2 - Glaselement

Info

Publication number: DE60012120T2
Application number: DE60012120T
Authority: DE
Inventors: Hubert Hauser; Marcus Neander
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1999-12-15
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: ATE271243T1; DE19960450C1; DE60012120D1; TR200402673T4; EP1109140B1; EP1109140A3; DK1109140T3; PT1109140E; EP1109140A2; ES2223427T3

Description

Die Erfindung betrifft ein Glaselement, insbesondere eine Alarmglasscheibe, welche die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 besitzt.
Um ein Alarmglas herzustellen, das aus mindestens zwei Glasscheiben besteht, die miteinander durch einen Abstandshalterahmen derart verbunden sind, dass sie ein Isolierglas bilden, ist es aus dem Dokument EP 0 058 348 B1 bekannt, auf mindestens einer der Glasscheiben eine elektrisch leitfähige Struktur vorzusehen und diese Glasscheibe vorzuspannen. Wird die leitfähige Struktur beim Zu-Bruch-Gehen des Glases zerstört, wird ein elektrischer Überwachungsstromkreis unterbrochen und ein Alarm ausgelöst. Dabei müssen die elektrischen Anschlussleiter der leitfähigen Struktur aus dem Zwischenraum des Isolierglases, zwischen dem Abstandshalterahmen und der Glasscheibe, hinausgeführt werden. Dabei muss die elektrische Isolation erhalten bleiben. Weiterhin darf die Dichtheit des Zwischenraums des Isolierglases nicht beeinträchtigt werden.
Im zuvor beschriebenen Stand der Technik wird die leitfähige Struktur, außer ihren vom Abstandshalterahmen bedeckten Leiterteilen, aus einer einzubrennenden Paste mit hohem Silbergehalt, die elektrisch leitfähig ist und auf dem Glas durch Siebdruck aufgebracht wird, hergestellt. Anschließend wird in einer zweiten Ebene eine Schutzschicht vom Typ Email aufgedruckt, um wenigstens die Teile der Leiter zu beschichten, die vom Abstandshalterahmen zu bedecken sind. Die beiden Schichten werden während des Vorspannens der Glasscheibe eingebrannt, und die Schutzschicht ist nach dem Einbrennen elektrisch isoliert. Man muss so einerseits mit Sicherheit eine elektrische Isolation der leitfähigen Struktur gegen einen unvorhergesehenen Kontakt mit dem (aus Metall bestehenden) Abstandshalterahmen erhalten und andererseits die elektrischen Leiter vor korrosiven Angriffen schützen.
In der Praxis besitzen jedoch die eingebrannten Emailschutzschichten in den Durchgangseinrichtungen kleine Poren, die Wasser enthalten können. Dabei können Isolationswiderstand und Schutz vor Korrosion sich deutlich verschlechtern. Weiterhin muss die unter der einzubrennenden leitfähigen Paste befindliche Schicht zunächst vor dem Aufdrucken der Schutzschicht vollständig getrocknet werden. Dies erfordert für jede Glasscheibe eine relativ lange Zwischenlagerung, durch welche der Produktionsfluss stark verlangsamt und insgesamt die Produktionszeit verlängert wird.
Um die Eigenschaften zu verbessern, ist weiterhin versucht worden, eine Mehrfachschutzschicht aufzubringen. Das erwartete Ergebnis lässt sich auf diese Weise jedoch auch nicht erreichen, da durch das mehrfache Übereinanderdrucken die Porenbildung während des Einbrennens nicht auf zuverlässige Weise verhindert werden kann. Abgesehen von diesem Merkmal, erfordert dieses Verfahren noch mehr Zeit.
Im Dokument DE 19 748 868 C1 wird vorgeschlagen, die Isolation in dem betreffenden Bereich aus Glas zu realisieren, das entweder in Form von Plättchen oder einer aufzudruckenden Paste aufzubringen ist. Während des Vorspannens wird die glasige Isolation geschmolzen. Auch in dieser Lösung muss die leitfähige Silberplaste zunächst getrocknet werden. Dabei gibt es ein gewisses Risiko mechanischer Beschädigungen der zu beschichtenden leitfähigen Bereiche.
In einem bekannten beheizbaren Isolierglas ( DE 2 914 061 A1 ) bestehen die äußeren elektrischen Anschlüsse für die Heizdrähte aus isolierten Drähten, die durch im Abstandshalterahmen vorhandene Löcher hindurchgeführt werden. Diese Löcher müssen nach dem Einziehen der Drähte durch einen getrennten Arbeitsgang abgedichtet werden.
Dasselbe Problem ist auch bei einem Alarmglas (DE-C 1 278 292) bekannt, in welchem die Anschlüsse außerdem in einer Abwandlung durch ein Loch in einer der Glasscheiben nach außen geführt werden.
Weiterhin ist es bekannt ( EP 0 593 940 A1 ), in Verbundsicherheitsglasscheiben elektrische Funktionselemente, die im Inneren des Verbundes aufgebracht sind, mittels flacher Leiter nach außen in Kontakt zu bringen, wobei die flachen Leiter aus leitfähigen Metallbändern mit dünnen Schichten aus Kunststoff, beispielsweise Polyimid, als Ummantelung bestehen können. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Metallbändern und den Funktions elementen werden in aller Regel durch Löten hergestellt, während die Außenseiten der Kunststoffschichten auf eine Fläche einer Glasscheibe geklebt und/oder mit der Klebfolie des Verbundglases fixiert werden können. In solchen Gläsern stellt sich, im Gegensatz zu Isoliergläsern, das Problem einer lokalen Isolation der Anschlussleiter gegen einen mechanischen Kontakt und/oder einen Kurzschluss mit anderen Bauteilen nicht.
Auch aus dem Dokument DE 8 906 162 U ist ein Alarmglas bekannt. Dabei handelt es sich um ein Verbundglas, das mit einem Alarmstromkreis versehen ist, wobei sich auch hier wieder in einer solchen Verglasung das Problem der lokalen elektrischen Isolierung der Anschlussleiter nicht stellt.
Schließlich ist als Stand der Technik das Dokument US 4 298 642 zu nennen, in welchem ein Alarmsystem beschrieben ist, das mit einem elektrischen Anschluss versehen ist, der für die elektrische Verbindung von zwei auf zwei aneinander angrenzenden Glasscheiben befestigten Leitern sorgt.
Deshalb liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde, ein Glaselement, das mit einer sicheren elektrischen Isolation leichter herzustellen ist, vorzuschlagen. Weiterhin ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Glaselemente anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe, was das Glaselement betrifft, durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den Merkmalen der Patentansprüche 7 und 8 sind die entsprechenden Herstellungsverfahren angegeben. Die Merkmale der abhängigen Ansprüche, die jeweils mit den unabhängigen Patentansprüchen verbunden sind, beschreiben vorteilhafte Abwandlungen dieser erfindungsgemäßen Gegenstände.
Anstelle der bekannten aufzudruckenden Schutzschichten wird mindestens eine Kunststoffschicht auf den zu isolierenden Anschlüssen der leitfähigen Struktur aufgebracht. Diese Schicht kann beispielsweise aus einer dünnen Folie bestehen. So kann das Vorspannen der Glasscheibe nach dem Aufdrucken der leitfähigen Struktur und ihrer Anschlüsse durchgeführt werden, wodurch die Siebdruckpaste eingebrannt wird. Dabei wird die Schutzschicht oder -folie, vorzugsweise mit einem Klebstoff, erst nach dem Vorspannen/Einbrennen auf dem Glas befestigt. Dazu kann sie bereits zuvor mit einer Klebschicht versehen werden, die zunächst mit einer lösbaren Schutzfolie bedeckt ist.
In einer bevorzugten Abwandlung werden die elektrischen Anschlussleiter mit der Kunststoffschicht bereits vor deren Anbringung auf der Glasfläche verbunden, wobei die elektrischen Leiter in Form von dünnen Metallbändern ausgeführt werden und die Kunststoffschicht als Tragfolie für diese Metallbänder dient. In dieser Ausführungsform ist die leitfähige Struktur an beiden Enden, beispielsweise Anschlussflächen, mit jeweils einer Lötstelle versehen, auf welche die Enden der Metallbänder, die frei und gegebenenfalls vorverzinnt sind, nach dem Einbrennen aufgelötet werden können. Diese Anschlussflächen können auf der Hauptseite der Glasscheibe innerhalb der Seite, die vom Abstandshalterahmen umschrieben wird, derart angeordnet werden, dass ausschließlich die gelöteten Anschlussleiter nach außen geführt werden müssen.
Auch hier wieder ist/sind vorzugsweise mindestens die Kunststoffschicht und erforderlichenfalls auch die Leiter zuvor mit einer Haftschicht auf ihrer zum Glas gerichteten Fläche versehen worden, wobei die Haftschicht geeignet ist, den Schlitz zwischen Glasoberfläche und Kunststoffschicht hermetisch zu verschließen.
Schließlich können die Anschlussleiter der leitfähigen Struktur auch von einem Flachkabel mit dünnen Metalladern gebildet werden, die von zwei dünnen Kunststoffschichten oder -folien ummantelt sind und nur an den mit der leitfähigen Struktur zu verbindenden Enden entisoliert und gegebenenfalls vorverzinnt werden. In diesem Fall muss die auf dem Glas aufzubringende äußere Kunststoffschicht mit einer Haftschicht versehen sein, die geeignet ist, um den Schlitz zwischen Glasfläche und Kunststoffschicht hermetisch zu verschließen. Auch kann in dieser Ausführungsform das Flachkabel unter den Abstandshalterahmen geführt werden, nachdem die Metalladern auf geeignete Weise, beispielsweise durch Löten, mit den Anschlussflächen der leitfähigen Struktur verbunden worden sind. Das Polyimidmaterial, das für die Kunststoffschicht oder -folie bevorzugt ist, ist ausreichend hitzebeständig, um auch einen Lötvorgang an den Lötstellen zu ertragen, die von der Kunststoffschicht bedeckt sind.
Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung solcher Glaselemente. Diese Verfahren unterscheiden sich insbesondere durch die Arbeitsgänge beim Einbrennen der aufgedruckten leitfähigen Struktur und zur anschließenden Verwendung der Schutzschicht, gegebenenfalls auch des späteren Anschlusses von Anschlussleitern, die nach außen zu führen sind, die gegenüber dem Stand der Technik verändert worden sind.
Weitere erfindungsgemäße Einzelheiten und Vorteile werden anhand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiel und dessen ausführlicher Beschreibung anschließend erläutert, wobei
1 einen Teilschnitt einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Glaselements in Form eines Alarmisolierglases, in welcher eine Kunststoffschutzfolie in dem Bereich, der vom Abstandshalterahmen bedeckt ist, auf den aufgedruckten Anschlussleitern bis zum Rand des Alarmisolierglases aufgeklebt ist,
2 eine Einzelheit von 1 im Schnitt entlang der Linie II-II,
3 einen Teilschnitt einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform, in welcher die Anschlussleiter unter den Abstandshalterahmen mittels eines dünnen Flachkabels geführt werden, und
4 eine Einzelheit von 3 im Schnitt entlang der Linie IV-IV zeigt.
In 1 ist das Alarmglas 1 auf bekannte Weise in Form eines Isolierglases mit zwei Glasscheiben aufgebaut und umfasst eine Glasscheibe 2 aus vorgespanntem Siliciumdioxidglas und eine Glasscheibe 3 aus normalem, nicht vorgespanntem Siliciumdioxidglas (Floatglas). Die beiden Glasscheiben 2 und 3 sind miteinander über einen Abstandshalterahmen 4 verbunden, der sich aus einem mit einem Entwässerungsmittel 5 gefüllten Hohlprofil zusammensetzt. Das Hohlprofil kann aus einem Metall (beispielsweise Aluminium) oder Kunststoff bestehen. In einer Abwandlung kann sich der Abstandshalterahmen auch von dieser Darstellung unterscheiden und eine extrudierte Kunststoffschnur sein, in welcher ein Entwässerungsmittel eingebaut ist. Die dichte Klebverbindung der Glasscheiben mit dem Abstandshalterahmen 4 wird von den Klebschichten 6 aus Butylkautschuk und der Dichtungsmasse 7 sichergestellt, die nach der Assemblierung der Glasscheiben 2 und 3 mit dem mit den Klebschichten 6 überzogenen Abstandshalterahmen in die von diesem und den überstehenden Rändern der Glasscheibe gebildete hohle Nut eingeführt wird. Je nach Verwendungszweck kann sie aus Thiocol, Polysulfid, Silicon oder Polyurethan bestehen.
In mindestens einem Eckbereich der vorgespannten Glasscheibe 2 ist in der vom Abstandshalterahmen 4 umschriebenen Fläche eine leitfähige Struktur 10 gebildet. Die Anschlussleiter 11 der leitfähigen Struktur 10 enden an der Kante der Glasscheibe in Lötstellen 12, an welche die freien Enden 13 von isolierten Drähten 14 elektrisch angeschlossen sind. Diese schließen die leitfähige Struktur an einen nicht dargestellten äußeren Stromkreis an.
Außer den Anschlussleitern und den Lötstellen wird die gesamte leitfähige Struktur vorzugsweise durch Siebdruck einer einbrennbaren Keramikpaste aus einem lötfähigen Material mit hohem Silbergehalt mit einer Dicke von etwa 0,01 mm aufgebracht. Diese Paste wird durch den für das Vorspannen der Glasscheibe 2 erforderlichen Erwärmungsvorgang eingebrannt.
Die Bereiche der leitfähigen Struktur 10, die sich in der Nähe des Abstandshalterahmens 4 befinden, verlaufen parallel zu diesem mit einem Abstand, der genügend groß ist, um mit vollständiger Sicherheit einen elektrisch leitenden Kontakt mit dem Abstandshalterahmen auszuschließen. Im Bereich 11' der Anschlussleiter, der von dem Abstandshalterahmen zu bedecken ist, der mit zwei parallelen punktgestrichelten Linien angegeben ist, wird nach dem Einbrennen eine dünne Kunststoffschicht 15 mittels einer Klebschicht (2) derart aufgeklebt, dass eine dauerhafte Verbindung an der Oberfläche von Kunststoff und Glasfläche erhalten wird. Im Unterschied zur Darstellung ist es nicht absolut notwendig, die Kunststoffschicht bis zum Außenrand der Glasscheibe zu verlängern, sondern es genügt, mit ihr die Bereiche der Anschlussleiter 11 zu isolieren, die tatsächlich vom Abstandshalterahmen 4 bedeckt werden.
Die Querschnittdarstellung in 2 erläutert das Aufkleben der Kunststoffschicht im Bereich 11'. Es ist die vorgespannte Glasscheibe 2 mit den von oben eingebrannten Anschlussleitern 11, die Klebschicht 16, welche diese unter der Kunststoffschicht 15 dicht bedeckt, die Klebschicht 6 aus Butyl sowie das Profil des Abstandshalterahmens 4 zu erkennen. Dabei muss die Klebschicht 16 genügend dick und fließfähig sein, um mit Sicherheit auch die Übergänge von der glatten Fläche des Glases auf die aufgedruckten leitfähigen Bänder der Anschlüsse zu ummanteln sowie diese vor Korrosionsangriffen zu schützen. Als Material für die Klebschicht 16 wird vorzugsweise ein Butylklebstoff, beispielsweise dasselbe Material wie für die Klebschichten 6, oder ein modifizierter Acrylatklebstoff verwendet, während die Kunststoffschicht vorzugsweise aus Polyimid oder Polyethylen besteht.
In einer Abwandlung gemäß 3 werden die aufgedruckten und eingebrannten Anschlüsse 11 der leitfähigen Struktur 10 nicht über den Bereich 11', der mit dem Abstandshalterahmen 4 bedeckt ist, verlängert, damit die übrige Gestaltung in Bezug auf diejenige von 1 unverändert bleibt, sondern sie enden bereits davor, d.h. in dem Zwischenraum der Verglasung, oder sogar unmittelbar in diesem Bereich 11' durch Lötstellen 12'. Ein handelsübliches sehr dünnes Flachkabel 17 dient dazu, den elektrischen Anschluss nach außen zu führen. Es besteht, wie im hervorgehobenen Teil dargestellt, aus zwei dünnen Folien 18 und 19, zwischen denen zwei elektrisch leitfähige Adern 20 eingebettet sind, die als Anschlussleiter dienen. Diese werden am inneren Ende des Flachkabels 17 entisoliert und auf die Lötstellen 12' aufgelötet. Unter ästhetischen Gesichtspunkten kann diese Anschlussstelle derart optimiert werden, dass nur ein sehr kleiner Teil des Endes des Flachkabels in dem Zwischenraum der Verglasung zu sehen ist; gegebenenfalls kann das Flachkabel auch bündig am Innenrand der Schicht 6 aus Butylklebstoff enden und so im Zwischenraum der Verglasung praktisch unsichtbar sein. Dies ist ausschließlich davon abhängig, dass die Anschlüsse von der (oberen) Folie 19 des Flachkabels im Bereich 11' vollständig bedeckt werden. Dazu ist es günstig, diese Folie aus einem hitzebeständigen Kunststoff herzustellen, der die kurzzeitige Wärmezufuhr, die für das Verlöten der Leiterenden mit den Lötstellen 12' erforderlich ist, ohne Schaden aushält. Polyimid oder auch Polyethylen sind für diese Zwecke geeignete Materialien.
Der in 4 gezeigte Querschnitt erläutert erneut die Herstellung dieser elektrischen Verbindung unter dem Abstandshalterahmen 4. Es sind wieder die vorgespannte Glasscheibe 2, eine Klebschicht 16', die auf der Oberfläche und hermetisch das Flachkabel 17 mit der Glasfläche dicht verbindet, die zwei Folien 18 und 19 sowie die Leiter 20 des Flachkabels, die Klebstoffschicht 6 aus Butyl und der Abstandshalterahmen 4 zu erkennen. Auch in dieser Abwandlung kann das Flachkabel zuvor auf der zur Glasscheibe 2 zeigenden Seite mit einer Klebschicht versehen werden.

Claims

Glaselement (1) mit mindestens einer vorgespannten Glasscheibe (2), auf deren Oberfläche eine elektrisch leitfähige Struktur (10) vorgesehen ist, deren elektrische Anschlußleiter (11; 20) bis zum Rand der Glasscheibe (2) geführt werden, bei welchem eine nichtleitende dünne Schutzschicht vorgesehen ist, die diese Anschlußleiter gegeneinander und wenigstens auf ihrer der Glasscheibe (2) abgewandten Seite elektrisch isoliert, und welches aus einem Isolierglas besteht, das von mindestens zwei Glasscheiben (2, 3) und einem Abstandsrahmen (4) gebildet wird, der in dem Bereich (11'), der von der Schutzschicht isoliert wird, quer zu den elektrischen Anschlußleitern (11; 20) steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (15; 19) aus einem nichtleitenden Kunststoff aufgebaut ist, der durch Materialhaftung und -bindung an der vorgespannten Glasscheibe (2) befestigt und mit den Anschlußleitern (11; 20) verbunden ist.
Glaselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Struktur (10) vor dem Vorspannen während des Erhitzens der Glasscheibe (2), die als Alarmglasscheibe zu verwenden ist, eingebrannt wird und bei deren Zu-Bruch-Gehen zerstört werden kann.
Glaselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlußleiter (20) fest mit der Kunststoffschicht verbunden sind.
Glaselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Anschlußleiter (20) außer von der Kunststoffschicht (19) von einem Flachkabel (17) gebildet werden, dessen elektrische Leiter (20) mit der leitfähigen Struktur (10) verbunden sind.
Glaselement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kunststoffschicht aus Polyimid oder Polyethylen besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Glaselements, insbesondere einer Alarmglasscheibe, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Stufen: – Einbrennen der leitfähigen Struktur und deren elektrische Anschlußleiter während des zum Vorspannen der Glasscheibe notwendigen Erhitzens, – Aufbringen einer dünnen Schutzschicht aus einem elektrisch nichtleitenden Kunststoff wenigstens in dem Bereich der elektrischen Anschlußleiter, der sich am Rand der Glasscheibe befindet, und festes Verbinden mit der Glasfläche und den Anschlußleitern und – Verbinden von Abstandsrahmen und anderer Glasscheibe mit der vorgespannten Glasscheibe auf der Seite davon, die mit der leitfähigen Struktur versehen ist, zu einem Isolierglas auf übliche Weise.
Verfahren zur Herstellung eines Glaselements, insbesondere einer Alarmglasscheibe, nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Stufen: – Erzeugen der leitfähigen Struktur mit Anschlußflächen, die auf den Bereich der Glasfläche gedruckt werden, der vom Abstandsrahmen umschrieben oder bedeckt wird, – Einbrennen der leitfähigen Struktur und deren Anschlußflächen während des zum Vorspannen der Glasscheibe notwendigen Erhitzens, – elektrisches Verbinden der mit mindestens einer nichtleitenden Kunststoffschicht überzogenen elektrischen Anschlußleiter mit den Anschlußflächen und ihr Befestigen auf der Glasscheibe derart, dass die elektrischen Anschlußleiter mit der Kunststoffschicht überzogen sind, und – Verbinden von Abstandsrahmen und anderer Glasscheibe mit der vorgespannten Glasscheibe auf der Seite davon, die mit der leitfähigen Struktur versehen ist, zu einem Isolierglas auf übliche Weise.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die elektrischen Anschlußleiter ein Flachkabel mit zwischen zwei Kunststoffschichten eingebetteten Metallbändern verwendet wird.