[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch
beheizbaren Scheibe, insbesondere einer flexiblen Kunststoffscheibe zum Einsatz als
Heckscheibe in Kraftfahrzeugen mit weichen, faltbaren Verdecken.
[0002] Eine elektrisch beheizbare, flexible, transparente Scheibe ist in der DE-PS 900 119
beschrieben. Aus dieser Druckschrift ist bekannt, zur elektrischen Beheizung der Scheiben
von Verkehrsmitteln einzelne, parallel zueinander verlaufende Heizdrähte unmittelbar
in den Scheibenwerkstoff zu betten und auf diese Weise die ganze Scheibenoberfläche
zu beheizen. Die Verlegung der Heizdrähte in die Werkstoffmasse erfolgt in der Weise,
daß die Drähte in einen Rahmen oder eine Haltevorrichtung gespannt und dann erst in
den Heizkörperwerkstoff eingebettet werden. Obleich das Verfahren kompliziert ist,
ist es nicht zufriedenstellnd. Zur Vermeidung, daß sich die Drähte aus ihrer ursprünglichen
parallelen Lage verschieben, wird daher in der Druckschrift angegeben, die Heizdrähte
über ihre ganze Länge oder in gewissen Abständen mit einem Faden zu verweben, der
aus dem gleichen oder einem chemisch verwandten Werkstoff, wie der des Heizkörpers
beziehungsweise der Heizfläche, besteht und der beim Einbetten der Heizdrähte in die
Werkstoffmasse in dieser aufgeht.
[0003] In der DE 32 00 649 A1 ist eine heizbare Scheibe beschrieben, welche mit streifenförmigen
Heizleitern beschichtet ist, welche in Form eines Maschengitters angeordnet sind.
Das Aufbringen eines schichtförmigen Heizgitters auf eine Scheibe ist jedoch für eine
Fabrikation im Fließverfahren nicht gut geeignet. Insbesondere bringen bei flexiblen
Scheiben außen aufgebrachte Heizdrähte Probleme mit sich, da sie durch die Bewegung
der flexiblen Scheibe in verstärktem Maße mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt
sind.
[0004] Aus der DE 40 19 357 C1 ist eine elektrisch beheizbare, flexible, transparente Scheibe
bekannt, welche eine Vielzahl parallel verlaufender Heizfäden aufweist. Die Heizfäden
sind über ihre Länge in gleichmäßigen Abständen mit Stützfäden und an ihren Enden
mit Stromführungsfäden verwebt. Wenigstens ein Teil der Stützfäden ist elektrisch
und thermisch leitend und steht an den Kreuzungsstellen mit den Heizfäden in leitendem
Kontakt. Die übrigen Stützfäden sind nicht leitend. Das Heizgitter ist in einen aus
thermoplastischem Kunststoff bestehenden Scheibenkörper eingebettet.
[0005] Wenngleich es auch bekannt ist, in eine flexible Scheibe parallel verlaufende Heizdrähte
einzubringen, so geschieht dies auf eine derart komplizierte Weise, daß man es vorzieht,
die Heizdrähte mittels Stützfäden miteinander zu verbinden beziehungsweise zu verweben
und als Gitter in den Heizkörperwerkstoff einbettet. Die Einbringung eines Heizdrahtgitters
oder Heizdrahtgeflechtes in eine transparente Scheibe bringt jedoch den Nachteil mit
sich, daß an den Kreuzungspunkten der Heizdrähte Lufteinschlüsse vorhanden sein können.
Hierdurch wird zum einen die mechanische Festigkeit der Scheibe beeinträchtigt und
zum andern leidet die Transparenz der Scheibe erheblich darunter. Nachteilig für die
Biegewechselfestigkeit bei kleinen Biegeradien ist auch die Tatsache, daß durch die
Stützfäden die Heizfäden aus der biegeneutralen Ebene der Scheibe in eine Lage außer-halb
gedrängt werden, in der höhere Zug- und Druckspannungen die Biegewechselfestigkeit
reduzieren. Es wäre daher wünschenswert, Kreuzungspunkte der Heizdrähte zu vermeiden.
[0006] Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer
elektrisch beheizbaren Scheibe anzugeben, mittels welchem beziehungsweise mittels
welcher Scheiben erzeugt werden können, welche hinsichtlich ihrer Transparenz und
ihrer mechanischen Festigkeit sehr gute Eigenschaften aufweisen.
[0007] Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des kennzeichnenden Teils
des Anspruchs 1 oder 6. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
[0008] Gemäß der Erfindung werden auf einer kontinuierlich zur Verfügung gestellten ersten
Folie elektrisch leitende Kontaktstreifen aufgebracht. Die Kontaktstreifen bestehen
zweckmäßigerweise aus einem geflochtenen Kupferdrahtschlauch. Der Kupferdrahtschlauch
hat den Vorteil, daß er einfach herzustellen ist, und eignet sich durch seine durch
das Geflecht bedingte geometrische Abmessung sehr gut zur Kontaktherstellung mit Heizdrähten.
Die Kontaktstreifen können jedoch auch anders ausgebildet sein.
[0009] Eine kontinuierlich zur Verfügung gestellte zweite Folie wird derart auf die erste
Folie aufgebracht, daß die Kontaktstreifen von den beiden Folien umschlossen werden.
Hierdurch sind die Kontaktstreifen in ihrer Lage fixiert. Die beiden Folien werden
unter Flächendruck und Temperatureinwirkung verpreßt, so daß eine die Scheibe bildende
Verbundfolie entsteht. Vor dem Zusammenführen der beiden Folien werden zwischen den
beiden Folien kontinuierlich zur Verfügung gestellte elektrisch leitende Heizdrähte
eingebracht. Das Einbringen der Heizdrähte geschieht derart, daß sie unter mechanischer
Zugspannung jeweils von einer Vorratsrolle abgewickelt werden und die Zugspannung
wenigstens bis zum Zusammenführen der beiden Folien aufrechterhalten wird.
[0010] Dadurch, daß sich die elektrisch leitenden Heizdrähte zwischen den beiden Folien
befinden, gelangen sie zum einen in Kontakt mit den Kontaktstreifen, und zum anderen
werden sie in ihrer Lage fixiert. Die auf die Heizdrähte einwirkende Zugspannung kann
derart erzeugt werden, daß die Vorratsrollen nur unter Aufbringung einer Reibungskraft
bewegt werden können. Die Zugkraft wird dadurch erzeugt, daß sich die Heizdrähte zwischen
den kontinuierlich vorlaufenden Folien befinden, so daß sie mit derselben Geschwindigkeit,
mit der sich die Folien bewegen, gegen die Reibungskraft von den Vorratsrollen abgewickelt
werden. Das Einbringen der Heizdrähte in die Scheibe geschieht somit auf einfache
Art und Weise ohne zusätzlichen Arbeitsschritt, was sich vorteilhaft auf die Herstellungskosten
auswirkt.
[0011] Zur genaueren Positionierung der Heizdrähte können die Heizdrähte durch eine Führung
geleitet werden, mittels der auch der Abstand der Heizdrähte zueinander eingestellt
werden kann. Die Zugspannung kann auf einfache Art und Weise durch Reibungskräfte
in den Lagern der Vorratsrollen erzeugt werden. Es können jedoch auch separate Spannglieder
vorgesehen werden, wenn dies zweckmäßig sein sollte.
[0012] Nach dem Verpressen der beiden Folien zu einer Verbundfolie kann diese mittels einer
Trenneinrichtung in vorbestimmte Teile aufgeteilt werden. Das Aufteilen der Verbundfolie
kann derart geschehen, daß aus der kontinuierlichen Bahn Scheiben mit den vom Einsatzort
abhängigen geometrischen Abmessungen ausgeschnitten werden. Zweckmäßigerweise ist
eine Steuerung vorgesehen, mittels welcher die Schneidvorrichtung während des Schneidvorgangs
mit der Verbundfolie fortbewegt wird.
[0013] Zur Herstellung von flexiblen, heizbaren Heckscheiben für Kraftfahrzeuge hat sich
als Material für die Folien ein Weich-PVC herausgestellt. Hierdurch werden die Materialkosten
minimiert. Ein thermoplastisches Polyurethan lieferte jedoch insbesondere hinsichtlich
der Kratzbeständigkeit ebenfalls sehr gute Ergebnisse.
[0014] In vorteilhafter Weise ist zur Verpressung der beiden Folien eine Doppelbandpresse
vorgesehen. Die beiden Folien sind auf vor der Einlaufzone der Doppelbandpresse angeordneten
Vorratsrollen aufgewickelt. Zwischen der Vorratsrolle der ersten Folie und der Einlaufzone
der Doppelbandpresse ist eine Auflegevorrichtung zum Aufbringen des Kontaktstreifens
angeordnet.
[0015] Mittels der Auflegevorrichtung, für welche zweckmäßiqerweise eine NC-Steuerung vorgesehen
ist, mittels welcher die Auflegevorrichtung mit der Folie fortbewegt wird, werden
die Kontaktstreifen entsprechend einer vorgegebenen Form auf die erste Folie aufgelegt.
In vorteilhafter Weise kann eine Flechtvorrichtung vorgesehen sein, mittels welcher
ein Drahtschlauch geflochten wird, der als Kontaktstreifen dient. Als Material hat
sich Kupfer als besonders geeignet herausgestellt.
[0016] Vor der Einlaufzone der Doppelbandpresse ist ein Drahtmagazin vorgesehen, von welchem
die Heizdrähte zwischen die beiden Folien geleitet werden. Zweckmäßigerweise weist
das Drahtmagazin für jeden Heizdraht eine Spule auf, welche derart ausgebildet ist,
daß der jeweilige Heizdraht gegen eine die mechanische Zugspannung bildende Kraft
von ihr abgewickelt werden muß.
[0017] Falls erforderlich kann die mechanische Spannung in den Heizdrähten vor dem Abwickeln
geregelt werden. Zur Positionierung der Drähte können Mittel vorgesehen sein, welche
den Abstand der Drähte zueinander festlegen. Der Abstand der Drähte hängt von der
Scheibendicke ab und kann durch die erfindungsgemäße Anordnung sehr leicht angepaßt
werden. Für 1 mm dicke PVC-Scheiben hat sich ein Abstand von 10 mm als ausreichend
erwiesen, um die Scheibe ohne Gefahr von lokalen Überhitzungen ausreichend zu beheizen.
Aus Gründen der Sichtbarkeit können sich dünnere Heizdrähte in größerer Anzahl empfehlen.
[0018] Durch die Einbettung der Heizdrähte in die beiden Folien und das Verpressen der beiden
Folien miteinander werden die Heizdrähte so auf die Kontaktstreifen gepreßt, daß sich
ein guter elektrischer Kontakt ausbildet. Die elektrische Verbindung wird insbesondere
durch die Verwendung eines Drahtgeflechts als Kontaktstreifen verbessert. Das Drahtgeflecht
wird mit geringem Abstand von der Scheibenkante auf die erste Folie verlegt. Das Ablegen
kann mittels einer NC-gesteuerten Vorrichtung geschehen oder gegebenenfalls von Hand
mit Hilfe einer Schablone. Hinter der Auslaufzone der Doppelbandpresse kann eine Vorrichtung
angeordnet sein, mittels welcher auf die Endlosbänder der Doppelbandpresse eine Schicht
aufgebracht wird, welche sich beim Verpressen der beiden Folien mit den Folien verbindet.
Die Schicht kann beispielsweise eine kratzfeste oder getönte Schicht sein. Es ist
auch eine hydrophile Schicht denkbar, zum Unsichtbarmachen von Beschlag. Die Schicht
kann mit Hilfe einer Siebdrucktrommel auf das Endlosband der Doppelbandpresse aufgetragen
werden und wird während des Verpressens auf die Oberfläche der Folie transferiert.
[0019] Statt einer durchgehenden Schicht kann die Schicht jedoch auch nur an den Stellen
aufgebracht werden, an denen sich beispielsweise Teile der Kontaktstreifen befinden,
welche optisch abgedeckt werden sollen.
[0020] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus der nachfolgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme
auf die Zeichnung.
[0021] Durch die vorliegende Erfindung wird der Vorteil erreicht, daß heizbare Scheiben
in einem Arbeitsgang herstellbar sind, was sich sehr günstig auf die Kosten auswirkt,
und daß die Scheiben transparenter als bisher bekannte heizbare, flexible Scheiben
sind.
[0022] Es zeigt:
- Fig. 1a
- eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schematischer Darstellung in Seitenansicht und
- Fig. 2
- die Vorrichtung nach Fig. 1 in der Draufsicht.
[0023] Wie der Fig. 1a zu entnehmen ist, weist eine Anordnung zur Herstellung elektrisch
beheizbarer Scheiben eine Doppelbandpresse 4 auf, in welcher eine erste Folie 2a und
eine zweite Folie 2b, welche von einer ersten Vorratsrolle 10a beziehungsweise einer
zweiten Vorratsrolle 10b abgewickelt werden, miteinander verpreßt werden. Auf die
erste Folie 2a werden mittels einer Auflegevorrichtung 8 Kontaktstreifen 3 aufgelegt,
welche während der Verwendung der Scheiben zur Zuführung von elektrischem Strom zu
Heizdrähten 1 dienen. Die Heizdrähte 1 werden von Vorratsrollen eines Drahtmagazins
7 abgewickelt. Die Vorratsrollen sind so ausgebildet, daß die Heizdrähte nur gegen
eine vorbestimmte Zugspannung von den Vorratsrollen abgewickelt werden können. Zur
Führung der Heizdrähte 1 sind Mittel 9 vorgesehen, die der Positionierung der Heizdrähte
1 dienen. Die Mittel 1 können ein Kamm oder eine Rollenwalze sein. Durch den Kamm
oder die Rollenwalze kann der richtige Abstand der Drähte zueinander eingestellt werden.
[0024] Im Bereich der Auslaufzone der Doppelbandpresse 4 sind Mittel 5 vorgesehen, mittels
welcher auf die Endlosbänder der Doppelbandpresse eine Schicht aufgebracht werden
kann. Die Schicht verbindet sich beim Verpressen der beiden Folien 2a, 2b mit den
beiden Folien. Hierdurch kann die Scheibe mit geringem Aufwand veredelt werden.
[0025] Hinter der Auslaufzone der Doppelbandpresse 4 ist eine Schneidvorrichtung 6 vorgesehen,
mittels welcher die Verbundfolie in einzelne Scheiben aufgeteilt wird. Die Schneidvorrichtung
6 weist zweckmäßigerweise eine Steuerung auf, wodurch die Schneidvorrichtung während
des Schneidvorgangs mit der Verbundfolie verfahren werden kann. Hierdurch ist gewährleistet,
daß der Herstellungsprozeß kontinuierlich durchgeführt werden kann und ein Zwischenspeicher
nicht erforderlich ist.
1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung elektrisch beheizbarer Scheiben,
dadurch gekennzeichnet,
daß
- auf einer kontinuierlich zur Verfügung gestellten ersten Folie (2a) elektrisch leitende
Kontaktstreifen (3) aufgebracht werden,
- eine kontinuierlich zur Verfügung gestellte zweite Folie (2b) auf die erste Folie
(2a) aufgebracht wird derart, daß die Kontaktstreifen (3) von den beiden Folien (2a,
2b) umschlossen werden, und
- die beiden Folien (2a, 2b) unter Flächendruck und Temperatureinwirkung verpreßt
werden, so daß eine die Scheiben bildende Verbundfolie entsteht, wobei
- vor dem Zusammenführen der beiden Folien (2a, 2b) zwischen den beiden Folien (2a,
2b) kontinuierlich zur Verfügung gestellte elektrisch leitende Heizdrähte (1) eingebracht
werden derart, daß sie unter mechanischer Zugspannung jeweils von einer Vorratsrolle
abgewickelt werden und die Zugspannung wenigstens bis zum Zusammenführen der beiden
Folien (2a, 2b) aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizdrähte (1) durch eine Führung (3) zur Festlegung des Abstandes zueinander
geführt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Drahtschlauch geflochten wird, welcher als Kontaktstreifen (3) auf die erste
Folie (2a) aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verbundfolie mittels einer Trenneinrichtung (6) in vorbestimmte Teile aufgeteilt
wird.
5. Verfahren nach einem
der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf wenigstens eine der Folien (2a, 2b) während des Verpressens eine Schicht aufgebracht
wird.
6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Doppelbandpresse (4) vorgesehen ist, in welcher die beiden Folien (2a, 2b)
miteinander verpreßt werden, wobei die beiden Folien (2a, 2b) auf vor der Einlaufzone
der Doppelbandpresse (4) angeordneten Vorratsrollen (10a, 10b) aufgewickelt sind und
zwischen der Vorratsrolle (10a) der ersten Folie und der Einlaufzone der Doppelbandpresse
(4) eine Auflegevorrichtung (8) zum Aufbringen der Kontaktstreifen (3) angeordnet
ist, und vor der Einlaufzone der Doppelbandpresse (4) ein Drahtmagazin (7) vorgesehen
ist, von welchem die Heizdrähte (1) zwischen die beiden Folien (2a, 2b) geleitet werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drahtmagazin (7) für jeden Heizdraht eine Spule aufweist, welche derart ausgebildet
ist, daß der jeweilige Heizdraht (1) gegen eine die mechanische Zugspannung bildende
Kraft von ihr abgewickelt werden muß.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel (9) zur Führung der Heizdrähte (1) vorgesehen sind.
9. Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 6 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Flechtvorrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Kontaktstreifen (3)
geflochten werden.
10. Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine erste Steuerung vorgesehen ist, mittels der die Auflegevorrichtung (8) während
des Auflegens der Kontaktstreifen (3) mit der ersten Folie (2a) verfahren wird.
11. Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 6 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß hinter der Auslaufzone der Doppelbandpresse (4) eine Schneidvorrichtung (6) vorgesehen
ist, mittels welcher die Verbundfolie in einzelne Scheiben aufgeteilt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine zweite Steuerung vorgesehen ist, mittels welcher die Schneidvorrichtunq (6)
während des Schneidvorgangs mit der Verbundfolie verfahren wird.
13. Vorrichtung nach einem
der Ansprüche 6 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel (5) vorgesehen sind, mittels welcher auf die Endlosbänder der Doppelbandpresse
eine Schicht aufgebracht wird, welche sich beim Verpressen der beiden Folien (2a,
2b) mit den Folien verbindet.