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Dokumentenidentifikation DE69524301T2 31.10.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0690665
Titel Mit elektrostatischem Schutzkreis ausgestattete Windschutzscheibe
Anmelder SAINT-GOBAIN GLASS FRANCE, Courbevoie, FR
Erfinder Chaussade, Pierre, F-45600 Sully sur Loire, FR;
Mannevy-Tassy, Thierry, F-45600 Sully sur Loire, FR
Vertreter Herrmann-Trentepohl Grosse Bockhorni & Partner GbR, 81476 München
DE-Aktenzeichen 69524301
Vertragsstaaten CH, DE, GB, IT, LI
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 28.06.1995
EP-Aktenzeichen 954015558
EP-Offenlegungsdatum 03.01.1996
EP date of grant 05.12.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.10.2002
IPC-Hauptklasse H05F 3/02
IPC-Nebenklasse H05B 3/86   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe, die mit einem elektrostatischen Schutzkreis ausgestattet ist, um elektrostatische Ladungen abzuleiten, die sich auf einer Seite der Verglasung ansammeln können, und insbesondere eine Verbundglasscheibe, die im Flugzeugbau verwendet wird und eine Glasscheibe aus einem starren Kunststoff wie Polymethylmethacrylat (PMMA) als Außenscheibe aufweist. Sie ist auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verglasung gerichtet.

Bei solchen Verglasungen, speziell denjenigen, die im Flugzeugbau eingesetzt werden, können sich während des Flugs auf ihrer Außenscheibe elektrostatische Ladungen ansammeln. Diese können ein Potential erreichen, das in der Lage ist, eine elektrische Entladung entlang dieser Seite der Verglasung und/oder eine Entladung in deren Dicke zu erzeugen, insbesondere wenn sie mit einem elektrischen Heizkreis ausgerüstet ist. Diese Entladung kann die Eigenschaften der Verglasung lokal verändern und sogar Löcher und/oder eine Mikroverkohlung verursachen, durch welche speziell ihre optischen Eigenschaften verschlechtert werden.

So ist es beispielsweise aus dem Dokument US 4 078 107 bekannt, die Außenseite der Verglasung mit einer leitfähigen Beschichtung zu überziehen, um die auf der Glasscheibe vorhandenen elektrostatischen Ladungen abzuleiten. Damit wird das Auftreten einer Oberflächenentladung verhindert. Es kann jedoch eine Entladung in der Dicke der Verbundglasscheibe stattfinden. Darüber hinaus kann diese Beschichtung durch Abrieb, dem die Verglasung außerdem unterliegt und welcher insbesondere von den Bewegungen der Scheibenwischer und von Wartungsarbeiten wie Reinigen und Polieren verursacht wird, wenigstens teilweise entfernt werden, wodurch ihre Wirksamkeit weiter abnimmt.

Weiterhin ist aus dem Dokument US 4 590 535 bekannt, leitfähige Elemente vorzusehen, welche durch die Dicke der starren Außenscheibe hindurchgehen und mit anderen leitfähigen Elementen elektrisch verbunden sind, die sich auf der Innenseite der Außenscheibe befinden und an die Masse angeschlossen sind. Aus Sicherheitsgründen sind mehrere voneinander unabhängige Stromkreise vorgesehen, welche die elektrostatischen Ladungen ableiten können. Zeit und Kosten der Herstellung einer solchen Glasscheibe sind darum erhöht.

Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Verbundglasscheibe bereitzustellen, die mit einem elektrostatischen Schutzkreis ausgestattet ist, der sowohl an der Oberfläche als auch in der Dicke der Verglasung die Entstehung von Entladungen verhindert und welcher durch den Abrieb, dem die Verglasung unterliegt, nicht beschädigt wird. Sie ist auch auf eine mit einem solchen Stromkreis versehene Glasscheibe gerichtet, deren Herstellung relativ einfach ist und welche insbesondere mit einem einzigen elektrostatischen Schutzkreis ausgestattet werden kann ohne dadurch ihre Zuverlässigkeit zu beeinträchtigen.

Die Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe, welche mindestens ein starres äußeres Substrat und eine nachgiebige Kunststofffolie umfasst, die an das Substrat angrenzt, das eine äußere Glasscheibe umfasst, die in der Lage ist, sich elektrostatisch aufzuladen, wobei die Verbundglasscheibe mit einem elektrostatischen Schutzkreis ausgestattet ist, der in der Lage ist, die auf der äußeren Glasscheibe des Substrats angesammelten Ladungen abzuleiten. Dieser Stromkreis enthält leitfähige Elemente, die durch das Substrat und durch mindestens einen Teil der nachgiebigen Kunststofffolie führen und an ein mit der Masse verbundenes Sammelelement angeschlossen sind, das in den Kunststoff eingebettet ist.

Die Tatsache, dass das Sammelelement in eine nachgiebige Kunststofffolie eingebettet ist und sich nicht mit dem starren äußeren Substrat in Kontakt befindet, erlaubt erfindungsgemäß, seine mechanische und thermische Beständigkeit zu verbessern. Die nachgiebige Kunststofffolie nimmt gewissermaßen die eventuellen Dehnungen und/oder Schrumpfungen auf, denen das äußere Substrat unterliegen kann und welche insbesondere von den großen Temperaturschwankungen verursacht werden, denen die Verglasung während eines Flugs ausgesetzt ist. Entsprechend einer erfindungsgemäßen Ausführungsform befindet sich das Sammelelement in der nachgiebigen Kunststofffolie in einer anderen Ebene als derjenigen, die von der Grenzfläche des starren äußeren Substrats mit der nachgiebigen Kunststofffolie gebildet wird.

Unter starrem äußerem Substrat ist erfindungsgemäß ein monolithisches oder Verbundkunststoffsubstrat zu verstehen. Unter nachgiebiger Kunststofffolie ist erfindungsgemäß eine bzw. mehrere aneinander angrenzende Folien zu verstehen, die aus einer oder mehreren Lagen (bzw. Schichten) aus nachgiebigem Polyurethan oder vorzugsweise Polyvinylbutyral gebildet sind.

Unter eingebettet ist erfindungsgemäß zu verstehen, dass das Sammelelement zwischen zwei Schichten bzw. Lagen des nachgiebigen Kunststoffs vollständig eingebettet ist oder dass das Sammelelement in der Fläche der Schicht aus nachgiebigem Kunststoff, die dem Substrat gegenüberliegt, umhüllt oder fast umhüllt ist.

Um die optische Qualität der Verglasung nicht zu beeinträchtigen, verlaufen die leitfähigen Elemente vertikal zur Ebene der Verbundglasscheibe und ist das Sammelelement parallel zu dieser Ebene. Das Sammelelement beschreibt eine oder mehrere Leitungen, die miteinander verbunden und parallel zur Ebene der Verglasung sind. Der Abstand zwischen den verschiedenen leitfähigen Elementen muss derart sein, dass die Gefahr eines Kurzschlusses nicht besteht. Dieser Abstand beträgt beispielsweise 3 bis 15 cm.

Die leitfähigen Elemente bestehen vorteilhafterweise nur aus einem leitfähigen Draht oder Elementardraht. Dabei kann der Elementardraht gegebenenfalls in der Nähe der Seite, auf welcher sich elektrostatische Ladungen ansammeln können, eine Schleife bilden, um dieses Ende, das äußeren Beanspruchungen unterliegt, gewissermaßen zu verfestigen.

Entsprechend einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform bestehen Sammelelement und leitfähige Elemente aus demselben leitfähigen Draht oder Elementardraht, wobei außerdem jedes leitfähige Element eine Schleife bildet. Die Herstellung eines solchen Stromkreises ist dann besonders einfach.

Ein derartiger erfindungsgemäßer Schutzkreis reicht im Allgemeinen aus, um den für eine vollkommene Sicherheit gewünschten Schütz sicherzustellen. Dennoch kann die Verbundglasscheibe bei bestimmten Anwendungen auch mit mehreren elektrostatischen Schutzkreisen ausgerüstet werden.

Entsprechend einem weiteren erfindungsgemäßen Merkmal enthält die Verbundglasscheibe auch einen Heizkreis für die Entfernung von Eis, Schnee und/oder Beschlag, die sich auf der Verglasung bilden können. Dieser Heizkreis umfasst herkömmlicherweise Heizelemente, die sich in einer zur Verbundglasscheibe parallelen Ebene befinden, wie feine elektrische Heizdrähte oder eine leitfähige Schicht, die an mindestens ein mit der Masse verbundenes Sammelband elektrisch angeschlossen ist/sind. Um die Wirksamkeit des Heizkreises zu erhöhen, befinden sich die Heizelemente üblicherweise in der Nähe der Substratinnenseite.

Die leitfähigen Elemente des erfindungsgemäßen elektrostatischen Schutzkreises führen durch den Heizkreis. Dabei sind die beiden Kreise, elektrostatischer Schutzkreis und Heizkreis, weiterhin voneinander unabhängig. Es ist deshalb erforderlich, Kurzschlüsse zu verhindern, die zwischen den beiden einander relativ nahen Stromkreisen entstehen können. Entsprechend einer Abwandlung paßt jedes leitfähige Element des antistatischen Schutzkreises erfindungsgemäß zwischen zwei feine elektrische Heizdrähte, wobei das Material, das den nachgiebigen Kunststoff bildet, zur Isolierung der beiden Stromkreise ausreicht. Gemäß einer anderen Abwandlung ist das Heizelement eine leitfähige Schicht, die sich in einer Ebene zwischen der Außenseite der Verglasung und der Ebene, die das Sammelelement enthält, befindet. Die Schicht kann dann zwei Heizkreise bilden, die durch einen Zwischenbereich getrennt sind, in welchen die leitfähigen Elemente passen. Dabei kann der Draht, der den Leiter bildet, auch von einem Isoliermaterial umhüllt sein.

Gemäß einer bevorzugten Abwandlung ist das Sammelelement des elektrostatischen Schutzkreises an das Sammelband des Heizkreises elektrisch angeschlossen, das mit der Masse verbunden ist und sich beispielsweise am Rand der Verbundglasscheibe befindet. Für die beiden Stromkreise ist daher ein einziger Anschluss an die Masse ausreichend. Dabei können sich die Heizelemente vorteilhafterweise in einer anderen Ebene als derjenigen des Sammelbandes des Heizkreises befinden, wobei diese zwei Ebenen parallel zur Ebene der Verbundglasscheibe verlaufen. Die feinen elektrischen Heizdrähte sind dann vorteilhafterweise in dem Zwischenraum, der den Rand der Verbundglasscheibe von dem Sammelband trennt, um 180º zurückgebogen, um in die Ebene des Sammelbandes zurückzukommen und dort an dieses Sammelband angeschlossen zu werden. Durch diese Anordnung wird den Drähten des Heiznetzes mehr Biegsamkeit verliehen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe. Gemäß diesem Verfahren wird das starre äußere Substrat mit der nachgiebigen Kunststofffolie verbunden. Danach werden die leitfähigen Elemente in Durchgänge eingeführt, die zuvor in dem Verbund angebracht worden sind, wobei das Sammelelement vor oder nach der Assemblierung in die nachgiebige Kunststofffolie eingebettet wird, es verbindet jedes der leitfähigen Elemente elektrisch und ist an die Masse angeschlossen. Vorzugsweise ist mindestens eine der die Verbundglasscheibe bildenden nachgiebigen Kunststofffolien mit einem Heizkreis ausgestattet, wobei diese Folie entweder eine Folie, die am Aufbau des starren äußeren Substrats beteiligt ist, oder die mit dem Sammelelement versehene nachgiebige Kunststofffolie ist.

Die Verbundglasscheibe kann auch, ohne den Erfindungsumfang zu verlassen, gemäß einem anderen Verfahren hergestellt werden.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und Vorteile werden anschließend an Hand eines Beispiels und der Figuren erläutert, wobei

- Fig. 1 vier Schemata 1a bis 1d, die vier Vorderansichten von Verbundglasscheiben, die mit einem erfindungsgemäßen elektrostatischen Schutzkreis versehen sind, darstellen,

- Fig. 2 drei schematische Schnitte 2a bis 2c entlang der Linie A-A der im Schema 1a dargestellten Verbundglasscheibe,

- Fig. 3 vier schematische Schnitte 3a bis 3d des Endes eines leitfähigen Elements in der Nähe der Außenseite der Verglasung,

- Fig. 4 eine Vorderansicht einer beheizbaren Verbundglasscheibe, die mit einem erfindungsgemäßen Antistatikkreis ausgestattet ist,

- Fig. 5 die Ansicht einer Einzelheit der Verbundglasscheibe von Fig. 4,

- Fig. 6 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 4 dargestellten Verbundglasscheibe,

- Fig. 7 einen Schnitt entlang der Linie B-B der in Fig. 4 dargestellten Verbundglasscheibe und

- Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie C-C der in Fig. 5 dargestellten Verbundglasscheibe

zeigt.

In Fig. 1 sind beispielhaft mehrere mögliche Anordnungen eines Stromkreises gezeigt, der in der Lage ist, die elektrostatischen Ladungen, die sich auf der Außenscheibe einer erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe 1 angesammelt haben, zu entfernen. Dabei handelt es sich im Allgemeinen um eine transparente Glasscheibe aus einem starren Kunststoff wie Polyacryl und insbesondere starres Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat, Polyester oder Polyurethan. Der erfindungsgemäße Antistatikkreis umfasst eine Vielzahl leitfähiger Elemente 2 senkrecht zur Ebene der Verbundglasscheibe. Dabei ist ein Ende des jeweiligen leitfähigen Elements 2 an einen Sammler 3 angeschlossen, dessen eines Ende mit der Masse 4 verbunden ist.

Der Sammler kann nur eine einzige zur Ebene der Verbundglasscheibe parallele Linie beschreiben, wie im Schema 1a dargestellt. Er kann auch mehrere zur Ebene der Verbundglasscheibe parallele Linien beschreiben, wie in den Schemata 1b, 1c und 1d dargestellt, wobei jede Linie mit der benachbarten durch das eine oder andere ihrer Enden alternierend derart verbunden ist, dass sich eine Art Mäander bildet, wie im Schema 1b dargestellt. Die Linien können auch miteinander an einem Ende, wie im Schema 1c dargestellt, oder an beiden Enden, wie im Schema 1d dargestellt, verbunden werden.

Es können noch weitere Anordnungen vorgesehen werden, wenn der Sammler 3 nur einen an die Masse 4 angeschlossenen Stromkreis bildet und alle leitfähigen Elemente 2 elektrisch verbindet. Vorzugsweise beschreibt der Stromkreis ein Netz mit einer einfachen Geometrie, sodass die Anzahl der zur Ebene der Verbundglasscheibe parallelen Linien begrenzt wird, wobei ein Vorhandensein dieser Linien in einer zu großen Anzahl die optische Qualität der Verglasung verschlechtern kann.

In Fig. 2 sind Ansichten entlang der Linie A-A der im Schema 1a dargestellten Verbundglasscheibe gezeigt. Diese Verbundglasscheiben umfassen insbesondere ein starres äußeres Substrat 5 und eine nachgiebige Kunststofffolie 6. Durch die nachgiebigen Kunststofffolien werden üblicherweise die Eigenschaften der Verglasung, speziell deren Aufnahme von Stößen, verbessert. Dabei handelt es sich um Folien aus nachgiebigem Polyvinylbutyral oder Polyurethan. Sie kann ebenfalls als äußere Folie auf der Seite eines Innenraums, beispielsweise eines Cockpits, vorgesehen werden, wie im Schema 2c dargestellt. Diese Folie kann Oberflächeneigenschaften wie Kratzfestigkeit und Schutz vor Zerspringen verleihen. Dabei kann es sich beispielsweise um eine Polyurethanfolie handeln.

In diesen Schemata führen die leitfähigen Elemente 2 durch das Substrat 5 und durch wenigstens einen Teil der nachgiebigen Kunststofffolie 6. Das starre äußere Substrat kann eine Außenscheibe 7 umfassen, wie im Schema 2a oder Schema 2b dargestellt. Es kann auch zwei starre Glasscheiben 7 und 8 umfassen, zwischen denen zwei nachgiebige Kunststofffolien 22 und 23 eingefügt sind. Die Verbundglasscheibe kann außer dem Substrat 5 und der Kunststofffolie 6 weitere Bestandteile wie eine starre Glasscheibe 24 umfassen, wie in den Schemata 2a und 2b dargestellt. Dieser Figur ist zu entnehmen, dass das leitfähige Element 2 entsprechend dem vorgesehenen Verwendungszweck durch eine beliebige Anzahl starrer Glasscheiben und nachgiebiger Folien führen kann. Dabei kann die nachgiebige Kunststofffolie 6 aus zwei (oder mehr) Folien 6a und 6b gebildet sein, wie in Fig. 2b gezeigt.

Damit die leitfähigen Elemente 2 durch das Substrat 5 und mindestens einen Teil der nachgiebigen Kunststofffolie 6 geführt werden können, sind Durchgänge 9 vorgesehen. Diese sind beispielsweise mechanisch gebohrte Löcher. Gemäß einer vorteilhaften Abwandlung besteht die Außenscheibe 7 aus einem gereckten Acrylmaterial, das den Vorteil einer erhöhten Widerstandsfähigkeit gegen Entstehung und Vergrößerung von Rissen bietet. Dieses Merkmal ist dann besonders vorteilhaft, wenn mehrere Durchgänge 9 in regelmäßigen Abständen gebohrt worden sind. Dabei können die Abschnitte der Durchgänge in der nachgiebigen Kunststofffolie sich bei der Assemblierung der Verbundglasscheibe durch Fließen des Kunststoffs wieder verschließen.

Der elektrostatische Schutzkreis ist derart, dass das leitfähige Element 2, nachdem er in der Verbundglasscheibe angebracht ist, die Außenseite 10 der Außenscheibe 7 an einen mit der Masse verbundenen Sammler 3 elektrisch anschließt. Der erfindungsgemäße elektrostatische Schutzkreis erlaubt es somit, bereits nach dem Einbau der Verbundglasscheibe den Weg der auf der Außenseite 10 der Außenscheibe 7 vorhandenen elektrostatischen Ladungen durch die Verglasung bis zur Masse zu steuern. Dadurch werden Entladungen verhindert, die auf Grund einer großen Potentialdifferenz zwischen der Außenseite 10 und der übrigen Verglasung entstehen können.

Das leitfähige Element 2 kann dann durch eine beliebige Anzahl starrer Glasscheiben und nachgiebiger Folien führen, wenn eines seiner Enden in eine nachgiebige Kunststofffolie derart eingebettet ist, dass der Sammler ebenfalls in dieselbe nachgiebige Kunststofffolie eingebettet ist. Durch die Nachgiebigkeit dieser Kunststofffolie wird den leitfähigen Elementen 2 und speziell dem Sammler 3 eine bessere mechanische Widerstandsfähigkeit verliehen.

Der Sammler 3 ist hier in der Nähe der von der Seite 12 der Außenscheibe 7 am weitesten entfernten Seite 11 einer nachgiebigen Kunststofffolie dargestellt. Diese bevorzugte Anordnung erlaubt es, die Biegsamkeit der Leiter 2 und des Sammlers 3 zu erhöhen. Der Sammler kann sich jedoch dann etwa in der Mitte der nachgiebigen Kunststofffolie oder in der Nähe der Seite 12 der Außenscheibe befinden, wenn er in die nachgiebige Kunststofffolie eingebettet ist und sich nicht mit dem starren äußeren Substrat in Kontakt befindet.

In Fig. 3 sind mehrere vergrößerte Ansichten der leitfähigen Elemente 2 dargestellt. Diese bestehen vorteilhafterweise aus einem Elementardraht oder Draht. Der Elementardraht kann gegebenenfalls derart eine Schleife 13 bilden, dass er im Durchgang 9 eine Hin- und Zurückbewegung ausführt. Die Schleife kann gegebenenfalls verdrillt sein. Sie kann sich bis über die Seite 10 der Glasscheibe 1 hinaus erstrecken, wobei sie eine Art Schlinge bildet, wie im Schema 3a dargestellt, und ihr Ende gegebenenfalls mit der Seite 10 im Kontakt stehen kann. Sie kann auch mit der Oberfläche abschließen oder sich unmittelbar darunter befinden, wie in den Schemata 3b und 3c gezeigt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Abwandlung bilden der Sammler 3 und die leitfähigen Elemente 2 nur einen Leitungsdraht, wie im Schema 3d dargestellt, was die Herstellung des erfindungsgemäßen elektrostatischen Schutzkreises erleichtert.

Die leitfähigen Elemente und der Sammler bestehen aus einem Material, das in der Lage ist, die Elektrizität zu leiten. Dabei kann es sich um Wolfram oder eine Legierung auf Wolframbasis handeln. Ihr Durchmesser beträgt beispielsweise etwa 0,015 mm.

In den Fig. 4 bis 7 sind bevorzugte erfindungsgemäße Abwandlungen gezeigt, gemäß welchen die Verbundglasscheibe einen Heizkreis und einen elektrostatischen Schutzkreis enthält.

In Fig. 4 ist eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe gezeigt. Der hier dargestellte elektrostatische Schutzkreis nimmt nur einen Teil der Verbundglasscheibe ein. Diese umfasst ein Substrat 5 aus Polymethylmethacrylat (PMMA) und eine Kunststofffolie 6, die hier aus mehreren PVB-Lagen und einer Glasscheibe 24 aus PMMA gebildet ist. Die leitfähigen Elemente 2 befinden sich im dichten Teil des Heiznetzes, das sich üblicherweise im mittleren Bereich der Verglasung befindet. Dadurch werden eventuelle optische Beeinträchtigungen begrenzt. Dabei ist festzustellen, dass sich die Heizdrähte 14 und der Sammler 3 derart in zwei parallelen Ebenen befinden, wie am besten in den Fig. 6 und 8 zu sehen, dass sie nicht miteinander in Kontakt stehen, sondern durch wenigstens einen Teil der Dicke der nachgiebigen dielektrischen Kunststofffolie 6 getrennt sind, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt.

Der hier dargestellte Heizkreis umfasst feine Heizwiderstandsdrähte 14, die wenigstens teilweise in die nachgiebige Kunststofffolie 6 eingebettet sind. Dabei sind die Enden dieser Drähte an zwei Sammelbänder 15 und 16 elektrisch angeschlossen, wovon eines, beispielsweise das Sammelband 15, mit der Masse, während das andere, beispielsweise das Sammelband 16, mit einer Stromquelle verbunden ist. Die feinen Heizwiderstandsdrähte 14 befinden sich vorteilhafterweise in der Nähe der Seite 12 der nachgiebigen Kunststofffolie, wobei die Seite 12 gewissermaßen die Grenzfläche mit der Außenscheibe 7 bildet, die wiederum das äußere Substrat 5 bildet, wodurch der Wirkungsgrad des Heizkreises erhöht wird. Die beiden Sammelbänder befinden sich auf einer anderen Seite einer nachgiebigen Kunststofffolie als derjenigen, auf welcher sich die Heizdrähte befinden.

In diesen Figuren befinden sich die Sammelbänder 15 und 16 auf der Seite 11 der nachgiebigen Kunststofffolie 6, während sich die Heizdrähte 14 auf der Seite 17 der Folie 6 in der Nähe der Seite 12 der Außenscheibe 1 befinden. Um an das Sammelband 15 die Heizdrähte 14 anzuschließen, werden diese in dem Zwischenraum, der sich zwischen dem Sammelband 15 und dem Rand der Verbundglasscheibe befindet, um 180º umgebogen. Diese Wende ist mit 18 schematisch dargestellt. Aus Gründen der Vereinfachung sind die feinen Heizwiderstandsdrähte 14 in 19 gerade, während sie im mittleren Bereich der Verglasung, genauer im größten Teil des Zwischenraumes, der die beiden Sammelbänder 15 und 16 voneinander trennt, gewellt sind, um ihre Heizleistung zu erhöhen.

In Fig. 5 ist der Anschluß der Heizdrähte 14 an das Sammelband 15 als Einzelheit dargestellt. Dabei sind üblicherweise die Heizdrähte 14 zwischen zwei Metallfolieen 15a und 15b eingefügt, die das Sammelband bilden.

Der elektrostatische Schutzkreis besteht aus leitfähigen Elementen 2, die an einen Sammler 3 elektrisch angeschlossen sind, der sich auf derselben Seite einer nachgiebigen Kunststofffolie wie das mit der Masse verbundene Sammelband 15 befindet. Der Sammler 3 ist, beispielsweise durch eine Lötstelle, an das Sammelband 15 elektrisch angeschlossen, wie in Fig. 5 gezeigt. Selbstverständlich kann der Sammler je nach seiner Lage in der nachgiebigen Kunststofffolie 6 an die Seite 20 oder 21 des Sammelbandes 15 angeschlossen werden.

Gestaltung und Lage der beiden Stromkreise, des Heizkreises und des Antistatikkreises, sind derart, dass einerseits die optische Qualität der Verglasung nicht verändert wird und andererseits die zwei Stromkreise elektrisch voneinander isoliert sind, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Des Weiteren werden bei der Gestaltung und der Lage der Stromkreise Spannungen und Beanspruchungen berücksichtigt, denen die Verglasung beim Flug ausgesetzt sein kann. Die beiden Stromkreise sind erfindungsgemäß, wie den Fig. 4, 7 und 8 zu entnehmen, ineinander verschachtelt, wobei sich die leitfähigen Elemente zwischen zwei Heizdrähten befinden. Dabei ist der Abstand zwischen einem Heizdraht 14 und einem leitfähigen Element 2 so, dass die elektrische Isolation zwischen den beiden Materialien ausreicht, und größer als der Durchmesser eines Durchgangs 9.

Der Schnitt in Fig. 8 veranschaulicht das Umbiegen der Heizdrähte 14. Dieses Merkmal erlaubt es außerdem, die Randbereiche der Verglasung zu erwärmen, die sich zwischen dem Rand und dem Sammelband 15 befinden. Des Weiteren wird dadurch die Biegsamkeit des Heizdrahtes und damit dessen Wärmebeständigkeit, insbesondere bei Temperaturschwankungen, die während des Fluges auftreten können, erhöht.

In den Fig. 4 bis 8 führen die leitfähigen Elemente durch das Substrat, das die starre Außenscheibe 7 umfasst, die hier das Substrat bildet, und durch wenigstens einen Teil der nachgiebigen Kunststofffolie 6. Das Substrat kann auch unabhängig vom Vorhandensein eines Heizkreises weitere starre Glasscheiben und/oder nachgiebige Folien umfassen, wie beispielsweise in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.

Zur Herstellung der in den Fig. 4 bis 8 veranschaulichten Verbundglasscheibe kann zuerst eine ein Beheizungsnetz umfassende nachgiebige Kunststofffolie 6 hergestellt werden, wobei sich die feinen Heizwiderstandsdrähte und die Sammelbänder auf den entgegengesetzten Seiten der Folie befinden. Diese Folie wird anschließend beispielsweise heiß mit der starren Außenscheibe 7 verklebt. Danach werden Durchgänge 9, beispielsweise mechanisch, gebohrt, um die leitfähigen Elemente 2 einzuführen. Diese werden entweder eingebaut und anschließend, beispielsweise durch Löten, an einen Sammler 3 angeschlossen, der zuvor auf der Folie 6 angeordnet worden ist, oder es wird ein leitfähiger Elementardraht in die Durchgänge eingeführt, wobei diese miteinander verbunden werden, um die leitfähigen Elemente 2 und das Sammelband 3 zu bilden. Ein Ende des Sammlers 3 wird, beispielsweise durch Löten, an die Masse angeschlossen. Es wird vorzugsweise an das mit der Masse verbundene Sammelband des Heizkreises angeschlossen. Das Ganze, das aus der Glasscheibe und der Folie besteht und mit dem Heizkreis und dem Antistatikkreis ausgestattet ist, wird dann assembliert, gegebenenfalls mit weiteren Folien oder Glasscheiben, die am Aufbau der Verbundglasscheibe beteiligt sind.

Beispiel

Es wurden drei Probekörper von Verbundglasscheiben hergestellt und geprüft.

Die Probekörper bestanden aus zwei starren Glasscheiben aus Polymethylmethacrylat (PMMA), zwischen denen zwei nachgiebige Folien aus Polyvinylbutyral (PVB) eingefügt waren. In eine der beiden PVB-Folien wurde ein Beheizungsnetz eingebettet. Die Dicken betrugen 1,3 mm und 4 mm bei den starren Glasscheiben und 0,63 mm und 1,3 mm bei den PVB-Folien.

Probekörper 1 hatte keinen elektrostatischen Schutz. Bei einer Spannung von 160 kV, die einem Strom von etwa 300 mA/m², d. h. etwa 80 mA für den geprüften Probekörper entspricht, wurde eine Durchlöcherung in der Dicke der Verbundglasscheibe beobachtet. Dieser Versuch veranschaulicht den kritischen Grenzwert von 80 mA, der nicht überschritten werden darf, um die Gefahr einer Entladung durch die Dicke der Verbundglasscheibe zu vermeiden.

An den Probekörpern wurden mit einem Abstand von 3 cm acht Elektroden angelegt. Diese simulieren die Entstehung elektrostatischer Ladungen auf der Oberfläche der starren PMMA- Glasscheibe.

Probekörper 2 enthielt drei leitfähige Elemente mit einem Abstand von 8 cm gemäß der in den Schemata 2b und 3d dargestellten Anordnung.

Probekörper 3 enthielt sechs leitfähige Elemente, die einen Abstand von etwa 5 cm hatten und wie beim Probekörper 2 angeordnet waren.

Bei den beiden Probekörpern schließen die leitfähigen Elemente mit der Außenfläche der starren PMMA-Glasscheibe ab.

Es wurde die Stromstärke in den leitfähigen Elementen und im Sammler gemessen.

Die Ergebnisse waren wie folgt.

Bereits bei relativ niedrigen Spannungen werden meßbare Ströme festgestellt. Die elektrostatischen Ladungen werden gewissermaßen entsprechend ihrer Entstehung abgeleitet. Es ist festzustellen, dass der Wert von 80 mA bei Spannungen von 32 und 29 kV am Probekörper 2 bzw. 3 beobachtet wird.

Die für die beiden Schutzarten erhaltenen Werte treten wirksam relativ nahe beieinander in Bezug auf die Durchschlagspannung (160 kV) auf, wobei die Spannungswerte 5 bis 6 Mal niedriger als die Durchschlagspannung sind. Des Weiteren wurde die an die Probekörper angelegte Spannung erhöht, um einen Strom von etwa 150 mA zu erhalten und die Widerstandsfähigkeit des Stromkreises bei einem anormal hohen Strom zu prüfen. Dabei wurden die beiden Schutzarten nicht beeinträchtigt.

Das Beispiel veranschaulicht die Wirksamkeit des Schutzkreises, der dann relativ einfach sein kann (3 leitfähige Elemente), wenn die leitfähigen Elemente in dem Bereich der Verglasung angeordnet werden, der elektrostatischen Aufladungen unterliegt.


Anspruch[de]

1. Verbundglasscheibe (1), welche mindestens ein starres äußeres Substrat (5) und eine nachgiebige Kunststofffolie (6), die an das Substrat angrenzt und eine äußere Folie (7) enthält, die in der Lage ist, sich elektrostatisch aufzuladen, umfasst und mit einem elektrostatischen Schutzkreis ausgestattet ist, der in der Lage ist, die auf der äußeren Folie angesammelten Ladungen abzuleiten und leitfähige Elemente (2) enthält, die durch mindestens das Substrat (5) führen und an ein mit der Masse verbundenes Sammelelement (3) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Elemente (2) durch mindestens einen Teil der nachgiebigen Kunststofffolie führen, in welcher das Sammelelement (3) eingebettet ist.

2. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Sammelelement (3) in der nachgiebigen Kunststofffolie in einer Ebene befindet, die nicht diejenige ist, die von der Grenzfläche von Substrat (5) und nachgiebiger Kunststofffolie (6) gebildet wird.

3. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Elemente (2) vertikal zur Ebene der Verbundglasscheibe verlaufen und das Sammelelement (3) parallel zur Ebene der Verbundglasscheibe ist.

4. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgiebige Kunststofffolie (6) aus Polyvinylbutyral besteht.

5. Verbundglasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Elemente (2) nur aus einem leitfähigen Draht oder Elementardraht bestehen.

6. Verbundglasscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Elemente (2) aus einem Draht oder Elementardraht bestehen, der in der Nähe der Seite (10) der äußeren Folie, auf welcher elektrostatische Ladungen vorhanden sein können, eine Schleife (13) bildet.

7. Verbundglasscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähigen Elemente (2) und das Sammelelement (3) aus demselben Elementardraht bestehen.

8. Verbundglasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (3) aus einer oder mehreren miteinander verbundenen Leitungen gebildet ist.

9. Verbundglasscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem einen Heizelemente (14) enthaltenden Heizkreis umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jedes leitfähige Element (2) des elektrostatischen Schutzkreises durch den Heizkreis führt.

10. Verbundglasscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizelemente des Heizkreises feine elektrische Widerstandsdrähte (14) sind, die an mindestens ein mit der Masse verbundenes Sammelband (15) elektrisch angeschlossen sind, wobei jedes leitfähige Element (3) des elektrostatischen Schutzkreises zwischen zwei feinen elektrischen Widerstandsdrähten (14) entlanggeht.

11. Verbundglasscheibe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement des Heizkreises eine leitfähige Schicht ist, die sich in einer Ebene zwischen der Außenseite der Verglasung und der das Sammelelement enthaltenden Ebene befindet.

12. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammelelement (3) des elektrostatischen Schutzkreises an das mit der Masse verbundene Sammelband (15) des Heizkreises elektrisch angeschlossen ist.

13. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Heizelemente und das Sammelband (15) des Heizkreises in zwei verschiedenen Ebenen befinden, die parallel zur Ebene der Verglasung sind, wobei die feinen elektrischen Widerstandsdrähte in dem Zwischenraum, der das Sammelband des Heizkreises vom Rand der Verbundglasscheibe trennt, um 180º gebogen sind.

14. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass es insbesondere die Stufen

- Verbinden des starren äußeren Substrats mit einer nachgiebigen Kunststofffolie und

- Einführen leitfähiger Elemente durch Durchführungen, die zuvor in diesem Verbund angebracht worden sind,

umfasst, wobei das Sammelelement in die nachgiebige Kunststofffolie vor oder nach dem Verbinden eingebettet wird, die leitfähigen Elemente elektrisch verbindet und an die Masse angeschlossen ist.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgiebige Kunststofffolie mit einem Heizkreis ausgestattet wird, wobei diese Folie in den Aufbau des Substrats (5) eingeht oder die nachgiebige Kunststofffolie (6) ist, wobei sich in diesem Fall der Heizkreis in einer Ebene zwischen Substrat (5) und Sammler (3) befindet.







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