專利名稱：具有透明傳導層的窗除霜組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及傳導性加熱格柵設計，該傳導性加熱格柵設計提供能 夠給例如車窗的塑料和玻璃板除霜的性能特性。
背景技術：
目前使用例如聚碳酸酯(PC)和聚曱基丙烯酸甲酯(PMMA)的 塑性材料制造各種汽車部件，例如，中立柱、前燈和太陽天窗。這些 塑性材料由于它們許多出色的優(yōu)點，尤其是式樣/設計、減小重量和安 全方面的優(yōu)點而適用于汽車后窗(后燈)系統(tǒng)。更具體地，塑性材料 給汽車制造商提供通過將功能部件集成為模制塑料系統(tǒng)而降低后窗組 件復雜性的能力，以及通過提高總體設計和形狀復雜性來區(qū)分其車輛 的能力。由于比傳統(tǒng)的玻璃后燈系統(tǒng)重量輕，它們結合到車輛中可以 有利于降低車輛重心(因此，保證更好的車輛操縱性和安全性)和提 高燃料經(jīng)濟性。另外，尤其是在翻車事故中因為駕駛員或乘客被保持 在車內的可能性更大，因而安全性得以提高。
雖然使用塑料窗有許多優(yōu)點，但是這些塑料窗并非不受限于技術 障礙，這些技術障礙必須在大規(guī)模商業(yè)化應用之前得到解決。與材料 性質相關的限制包括長時間暴露在升高溫度下時塑料的穩(wěn)定性，以及 塑料有限的導熱能力。就后者而言，為了用作車輛后窗或后燈，塑性 材料必須適于使用除霜或除霧系統(tǒng)。為了可在商業(yè)上接受，塑料后燈 必須滿足為給玻璃后燈除霜或除霧而建立的性能標準。
玻璃和塑料之間的材料性能差異在考慮熱傳導時變得相當明顯。 玻璃的導熱率(Te=22.39xlO-4cal/cm-sec-°C )為典型塑料(例如，聚 碳酸酯的Tc=4.78xl(T4cal/cm-sec-°C )的大約4-5倍。因此，設計成能 在玻璃窗上有效工作的除霜器或除霧器(此后僅稱作"除霜器")在對 塑料窗進行除霜或掃霧(此后僅稱作"除霜，，)時不一定有效。塑料的 低導熱率可能限制橫跨塑料窗表面的加熱格柵線的散熱。因此，在類 似的功率輸出下，玻璃窗上的加熱格柵可以給整個視野區(qū)域除霜，而 塑料窗上同樣的加熱格柵只能給靠近柵線的那部分視野區(qū)域除霜。
玻璃和塑料之間必須克服的另一差異與印刷加熱格柵具有的導電
性相關。由較高軟化溫度(例如，T軟化》1000。C )表示的玻璃的熱穩(wěn)
定性允許金屬骨燒結在玻璃窗表面上以產(chǎn)生基本上無機玻璃料(frit)
或金屬絲。因為玻璃的軟化溫度明顯高于典型塑性樹脂的玻璃態(tài)轉化
溫度(例如，聚碳酸酯Tg=145°C )，所以金屬青不能燒結在塑料板上。
相反，它必須在低于塑性樹脂Tg的溫度下固化在塑料板上。
金屬骨典型地由散布在聚合樹脂中的金屬顆粒組成，所述聚合樹 脂將粘合到施加該聚合樹脂的塑料表面上。金屬骨的固化提供了傳導
性聚合物基體，其具有散布在整個介質層中緊密間隔的金屬顆粒。與 燒結在玻璃基底上的尺寸類似的加熱格柵線相比，在散布的導電顆粒 之間存在介質層(例如，聚合物)使固化加熱格柵線的傳導率降低或 阻力增大。與玻璃窗相比，導電性方面的這種差異本身導致塑料窗具 有不良除霜特性。
從上可知，在工業(yè)上需要一種給塑料窗有效除霜的系統(tǒng)，其具有 與傳統(tǒng)玻璃窗的除霜器類似的工作特性。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種能夠以模仿玻璃窗上的傳統(tǒng)加熱格柵性能的方 式給窗視野區(qū)域除霜的加熱格柵。本發(fā)明允許格柵線之間的間隔大于 目前用于玻璃窗上的加熱格柵的25-30毫米的傳統(tǒng)間隔。由于在塑料 板窗上的性能，可以想到，本發(fā)明的加熱格柵可用于增大在玻璃板或 窗上使用的加熱格柵的格柵線間隔。
因此，在一個方面，本發(fā)明提供了一種透明的傳導性涂層和施加 于透明板上的傳導性加熱格柵。傳導性加熱格柵具有格柵線組，其中， 相對的端部連接到第一和第二母線和部分上。因此，導電涂層位于一
對相鄰的格柵線之間。
在另一方面，傳導涂層為導熱的，另一方面，它是導電導熱的。
在另一實施例中，本發(fā)明包括具有透明傳導涂層的透明板，所述 傳導涂層位于同樣施加在透明板上的 一對母線之間。
在另一實施例中，本發(fā)明提供了一種如上所述具有保護涂層的窗 組件。保護涂層可以進一步包括設置成層狀結構以增強防風雨和防磨 損性能的多個涂層。
在結合附圖考慮下列詳細說明和所附權利要求書的基礎上，本發(fā) 明的其它目標和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1是對于由(i)燒制在玻璃板上的^l艮骨和(ii)固化在塑料板 上的銀油墨形成的傳統(tǒng)加熱格柵來說，作為時間函數(shù)的被除霜視野區(qū) 域的百分比圖2A和2B分別顯示了從車輛內部看到且體現(xiàn)本發(fā)明原理的位于 窗模塊中的透明板上的水平取向加熱格柵和豎直取向加熱格柵；和
圖3A、 3B和3C分別顯示了本發(fā)明層狀結構或者有和沒有施加 于其上的保護涂層的基底的示意圖。
具體實施例方式
下列優(yōu)選實施例在本質上僅為示例性的，而不用于限制本發(fā)明、 其應用或用途。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，(利用金屬油墨，隨后根據(jù)制造商推薦固化) 形成在塑料板上的傳統(tǒng)加熱格柵或除霜器在為評價玻璃窗上的加熱格 柵而建立的工業(yè)標準化除霜器實驗中表現(xiàn)不佳。汽車工業(yè)的實驗方案 要求至少75%的視野區(qū)域在30分鐘內被除霜。然而，該方案與在玻 璃窗上所看到的典型結果相比過于緩慢。為了使形成在塑料板上的除 霜器實現(xiàn)與形成在玻璃上的除霜器類似的性能，加熱格柵必須實際上 在不到大約十分鐘的時間內對至少75%的視野區(qū)域除霜。用于表示窗
除霜特性的實驗方案對本領域的技術人員眾所周知，并且在汽車工程
師學會(SAE)標準J953 ( 93年4月)、和例如大眾/奧迪沖支術規(guī)范 #—TL 820-45或福特汽車公司技術規(guī)范#01.11丄-401的許多汽車廠商 內部規(guī)范中進行了充分描述。十一步方法與汽車工程師學會標準實驗 方案極為相似，執(zhí)行如下
a確定為在大氣環(huán)境下及小于70。C的情況下平衡加熱格柵溫度所 必需的電壓
b在-18到-20。C的溫度下浸泡板達8小時以上 c用460mL/n^的水對處于水平位置的板進行噴涂 d再浸泡板達l小時以上以使水凍結 e將板放于豎直位置
f監(jiān)視環(huán)境溫度和空氣運動(在整個實驗中) g打開除霜器(利用在步驟a中形成的電壓) h在時間零點記錄電壓、電流和格柵溫度
i每隔3分鐘和在除霜"開始"(最初觀察到融化)時進行測量(參 見步驟h)和繪圖
j在清潔100%視野區(qū)域時或40分鐘后結束實驗 k分析清潔75%視野區(qū)域所需要的時間
在實驗方案中，在整個實驗過程中，格柵溫度在大氣環(huán)境溫度下 不應當超過70。C(步驟a)。窗放置在寒冷腔室內并在-18到-20。C的溫度 下達到熱平衡(步驟b)。隨后，在窗處于平坦或水平位置時用460 毫升水對已建立的視野區(qū)域內的每平方米表面積(即，要除霜區(qū)域) 進行噴涂，并且再保持溫度平衡1小時(步驟c和d)。窗隨后放置 成豎直位置(步驟e),并且對寒冷腔室環(huán)境下的溫度以及風速在整 個實驗過程中進行周期性地監(jiān)視(步驟f)。在引入送風機模塊的情況 下，寒冷腔室內的風速通?？梢赃_到最高440英尺/分的速度。該速度 由于潛在風冷的原因而有利于產(chǎn)生可接受的除霜性能，后燈表面在其 實際安裝到運動車輛上時會經(jīng)受這樣的風冷。
隨后通過將在"步驟a"中確定的電壓施加給加熱格柵來打開除霜
器(步驟g)。在時間零點(步驟h)以及在整個實驗過程中(步驟i) 測量施加給加熱格柵的電壓和電流，以及由加熱格柵產(chǎn)生的溫度。每 隔三分鐘和融化或除霜"開始"時拍攝視野區(qū)域的圖片(步驟i)。在
100%的視野區(qū)域除霜之后或者在40分鐘之后停止實驗(步驟j)。 隨后以總視野區(qū)域百分比的形式定量地確定作為時間函數(shù)的被除霜的 視野區(qū)域大小(步驟k)。
通常，圖1顯示了傳統(tǒng)的加熱格柵IO設計。這種簡單的設計由大 約1毫米寬和230毫米長的六根平行格柵線12組成。彼此相距25毫 米的所有格柵線13起始和結束于相對的母線14、 16。每根母線14、 16的寬度為大約26毫米。構造兩個相同的加熱格柵10， 一個格柵在 玻璃板上，另一個格柵在塑料(更具體地說，聚碳酸酯)板18上。玻 璃板18上的格柵10為傳統(tǒng)的銀玻璃料(frit)材料，如現(xiàn)在汽車工業(yè)所 用的那樣。該傳導材料被絲網(wǎng)印刷在板18上，隨后在110(TC下燒結 3.5分鐘，從而使銀玻璃料材料留在玻璃表面上。對于塑料板18來說， 含有有機種結劑的銀油墨(#—11809 2k Silver, Creative Materials, Tyngsboro MA )被絲網(wǎng)印刷在聚碳酸酯基底(聚碳酸酯， Makrolon⑧AI2647, Bayer AG Leverkusen, Germany)上，隨后在 IOO'C下固化30分鐘。通過使用輪廓測定法發(fā)現(xiàn)每個板18上的最終格 柵線和母線的厚度為10-14微米。最后，使用硅酮硬質涂層系統(tǒng) (SHP401/AS4000， GE Silicones, Waterford， NY)對聚碳酸酯板上 的加熱格柵10進行處理以提供防風雨性和耐剝蝕性。在最大風速的條 件下，按照表1所述的步驟對兩個最終除霜器20進行試驗。
人們發(fā)現(xiàn)，在低于大氣溫度(23°C )的情況下進行試驗時，為了 在沉積于玻璃和聚碳酸酯上的加熱格柵內形成略低于最大極限70°C 的熱平衡，必須分別施加6.24伏特和14.45伏特的電壓。人們觀察到， 在-20。C (氣溫)下不到5分鐘的時間內，玻璃上的加熱格柵10的除 霜面積達視野區(qū)域的75%,在大約10分鐘內，除霜面積達一見野區(qū)域 的95以上。這由圖1中的跡線(i)表示。人們觀察到，這種除霜器 在實驗條件下具有的最高溫度為15.5°C。
比較而言，人們觀察到，在-20。C (氣溫)下IO分鐘的時間內， 沉積在聚碳酸酯上的格柵10的除霜面積略大于視野區(qū)域的20%，在 30分鐘內，除霜面積小于視野區(qū)域的30% (如表l中的跡線(ii)所 示)。在實驗條件下，該除霜器顯示的最大溫度測量值為-8.0。C。
該實例說明，典型地用于玻璃窗的傳統(tǒng)加熱格柵10的設計不為例 如聚碳酸酯的塑料窗所接受。如表1所示，在相同條件下，固化銀油 墨對聚碳酸酯板除霜的能力明顯低于燒結銀玻璃料對玻璃板除霜的能 力。為了模擬形成在玻璃上的類似加熱格柵設計，形成在塑料板上的 除霜器的性能目標確立為在不到大約10分鐘的時間內，清潔視野區(qū)域 的至少75%，如表1中的區(qū)域22所示。
如上所述，為玻璃窗設計的傳統(tǒng)加熱格柵10不會在塑料窗上合適 地起到相同的作用。影響玻璃和塑料窗及其相關除霜系統(tǒng)之間性能的 主要物理差異在于(1)塑料的低導熱率(Te)和(2)在高溫下燒結 的玻璃上銀骨的高導電性(與在較低溫度下(即，塑料的玻璃態(tài)轉化 溫度Tg以下)固化的塑料上的銀骨相比)。
與整體形成在塑料板18上的類似除霜器格柵10相比，形成在玻 璃板18上的傳統(tǒng)除霜器格柵10在其整個表面上呈現(xiàn)出更為均勻的表 面溫度。利用熱成像設備(ThermaCAM S40, FLIR Systems Inc., Boston, MA)檢查每根加熱格柵線上的熱分布以及每根格柵線間的 間距。人們發(fā)現(xiàn)，玻璃上格柵10的最大格柵線溫度達到大約30°C, 而塑料上格柵10的格柵線溫度達到大約44°C。人們發(fā)現(xiàn)，每根格柵 線之間的格柵線溫度和玻璃表面溫度之差為大約2-3°C。然而，人們 發(fā)現(xiàn)，每根格柵線之間的格柵線溫度和塑料表面溫度之差明顯較大， 為大約10-15°C。由于玻璃的高導熱率，格柵線和玻璃之間的溫差較 小。類似地，由于塑料(在上述實例中為聚碳酸酯)的低導熱率，格 柵線和塑料之間的溫差較大。
本發(fā)明提供了一種除霜器設計，其允許在傳統(tǒng)的工業(yè)標準實驗條 件下，在為玻璃窗描述的條件內對塑料板或窗進行除霜。同樣，本發(fā) 明的除霜設計能夠模擬玻璃上加熱格柵10的標準可接受性能，即，在不到大約30分鐘內對視野區(qū)域的至少75%除霜。另外，本發(fā)明的除 霜器在應用于塑料板時更接近地實現(xiàn)現(xiàn)有的玻璃上加熱格柵的實際性 能特性，即，在10分鐘內對視野區(qū)域的75%除霜。如下文詳細描述 的那樣，由于其在塑料板或窗上的優(yōu)越性能，本發(fā)明可用于增大玻璃 窗上除霜器的格柵線間隔，從而增大透過玻璃上的格柵的能見度百分 比。
現(xiàn)在參見圖2A和2B，體現(xiàn)本發(fā)明原理的窗除霜組件通常以30 表示。圖2A和2B分別顯示了具有水平加熱格柵取向和豎直加熱格柵 取向的窗除霜組件30。在所有其它方面，構造是相同的，為此，附圖 使用相同的參考數(shù)字。
窗除霜組件30通常包括設置在板34上的除霜器32。除霜器32 包括加熱格柵35,其具有在通常相對的母線38、 40之間延伸的一系 列格柵線36。如下文所述，除霜器32還包括施加在板34上的透明傳 導層42。
母線38、 40分別表示為正負母線，并且每根母線通過導線43在 一個或多個地方適當聯(lián)接到車輛的電氣系統(tǒng)上，從而形成電路。這種 電氣系統(tǒng)典型地為12伏特系統(tǒng)。
當對加熱格柵35加電流時，電流將從正母線38通過格柵線36 流向負母線40，因此，格柵線36將通過電阻加熱而加熱。該電流的 一部分還將通過傳導層42導電。因此，至少相鄰格柵線36之間的區(qū) 域將通過電阻加熱而加熱。該區(qū)域由傳導層42的虛對角線44表示。 除了電阻加熱外，傳導層42還可以通過由格柵線36產(chǎn)生的熱量傳導 加熱。因此，由格柵線36產(chǎn)生的一部分熱量可以通過傳導層42熱傳 導至圍繞格柵線36且位于相鄰格柵線36之間的區(qū)域。為了促進該熱 傳導，傳導層42優(yōu)選地具有高于一般塑料(更具體地，聚碳酸酯)的 熱傳導率，所述塑料具有4.78xlO、al/cm-sec-。C的熱傳導率。通過利 用傳導層42將格柵線36的熱量熱傳遞到格柵線36之間的板34的區(qū) 域上，如果板34單獨傳導來自格柵線36的熱量的話，該熱量更容易 施加到板34的較大區(qū)域上。作為加熱格柵線36和傳導層的結果，板
34表面上的冰、霧或霜融化或消散在限定在橫向最外側格柵線32之 間的4見野區(qū)域內。
板34還包括不透明區(qū)域，例如黑邊46 (參見圖2A)。這種黑邊 46典型地出于美學原因，例如，利用遮擋配合和修飾缺陷以及隱藏功 能部件，例如，加熱格柵35的安裝結構或母線38、 40。黑邊46可以 通過將不透明油墨印刷到板34的表面上或通過使用模型裝飾方法中 的已知方法(包括薄膜內嵌模壓)施加到板34上。
現(xiàn)在參加圖3A、 3B和3C，顯示了體現(xiàn)本發(fā)明原理的用于窗除霜 組件30的各種可選構造。當在車輛中使用窗除霜組件30時，板34 的相對表面48、50分別限定面向車輛外部的表面或面向車輛內部的表 面。在圖3A-3C的示意圖中，車輛外部朝向頁面的頂部，而車輛內部 朝向頁面的底部。如圖3A所示，傳導層42直接施加到板34的外表 面48上，加熱格柵35的格柵線36施加到傳導層42的頂部上。相反 地，在圖3B中，傳導層42施加到板34的內表面50上。加熱格柵35 的格柵線36施加到傳導層上。在其最終構造中，通過使用保護層52 或者附加、可選的保護層54可使板34免受各種自然現(xiàn)象影響，例如， 暴露在紫外線中，氧化和磨損。這些保護層52、 54可以設置在板34 的外側和/或內側的一個或兩者上。當術語在此使用時，具有至少一個 保護層的透明塑料板34定義為透明塑料玻璃板。
在圖3C所示的可選構造中，格柵線36中的傳導層42整體結合 在板34本身內。在該構造中，板34由內板層56和外板層58兩層形 成，其中，格柵線36中的傳導層42布置于其間。
透明塑料板34本身可以由任何熱塑性聚合樹脂或其混合物或組 合制造而成。適當?shù)臒崴苄詷渲ǖ幌抻诰厶妓狨漉?、丙烯?樹脂、聚芳酯樹脂、聚酯樹脂和聚砜樹脂，以及其共聚物和混合物。 使用本發(fā)明的板34可以是玻璃質氧化物(vitreous oxide)。適用于本發(fā) 明的玻璃質氧化物包括各種類型的玻璃，例如，Si02、堿石灰、鋁硅 酸鹽、B203-P205、 FE!.xBx、 Na20-Si02、 Pb03-Si02、 Si02-B203和 Si02-P205。透明板可以通過使用為本領域技術人員已知的任何現(xiàn)有技
術(例如，模制、熱成型或擠壓成形)形成在窗上。板34可以通過使 用例如模制、熱成型或擠壓成形的各種已知方法形成在窗上。如前所 述，板34還包括通過將不透明油墨印刷在板34上而形成的形式為黑 邊46或通過利用不透明樹脂模制邊界的不透明區(qū)域。
傳導層42可以包括傳導板或片、涂層、或薄膜。對于薄膜形式的 傳導層而言，它最好由尤其是例如銦、錫、鉭、鎘或鋅的無機元素構 成。除了無機元素外，傳導膜可以包括一些有機元素，尤其是例如氧 或碳。傳導膜的一些實例包括銀、氧化銦錫(ITO)、摻雜氧化鋅的 氧化銦(IZO)、和摻雜鋁的氧化鋅。如上所述，傳導層42具有優(yōu)選 地大于例如聚碳酸酯的塑料的熱傳導率。例如，氧化銦錫的熱傳導率 為大約2xl(r2cal/cm-sec-°C。這些傳導薄膜可以通過為本領域4支術人 員已知的任何方法進行沉積，所述方法包括但不限于噴濺涂覆法、物 理汽相沉積法、蒸發(fā)法以及噴涂高溫熱解法。
對于作為涂層的傳導層42來說，優(yōu)選的是，該層由直徑小于大約 100毫微米的傳導性毫微顆粒組成。傳導性毫微顆粒的一些實例包括 例如銀、銅、鋅、鋁、鎂、鎳、錫的金屬，或者其混合物和合金，以 及例如聚苯胺、非晶碳和碳-石墨的金屬化合物和傳導性有機聚合物。 傳導性毫微顆?？梢员槐砻嫣幚砘蛏⒉加姓掣降酵该魉芰习迳系木酆?物基體。傳導涂層可以通過為本領域技術人員已知的任何方法施加， 所述方法包括但不限于常壓涂覆方法，例如，幕式淋涂法、噴涂法、 浸涂法、流涂法和旋涂法。為保持塑料板的相對透明度，人們希望使 用毫孩t顆粒。
加熱格柵35可以直接印刷在塑料板34的內表面50或外表面48 上?？蛇x地，它可以印刷在保護層52、 54的表面上。在任一構造中， 可以使用導電油墨或骨以及本領域技術人員已知的各種方法進行印 刷，這些方法包括但不限于絲網(wǎng)印刷、噴墨或自動分配。自動分配包 括為粘合劑施加領域的技術人員已知的方法，例如，滴流和拖曳、傾 流、以及簡單的流動分配。
加熱格柵35可以由包括本領域技術人員已知的導電骨、油墨、油 漆或薄膜的任何導電材料制成。如果導電元件是骨、油墨或油漆的話， 它們最好包括散布在聚合物基體中的傳導顆粒、碎片或粉末。該聚合 物基體優(yōu)選地為環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚醋酸乙烯酯樹脂、聚氯乙烯 樹脂、聚氨基甲酸酯樹酯、或者其混合物或共聚物。
導電顆粒、碎片或粉末可以是包括但不限于銀、銅、鋅、鋁、鎂、 鎳、錫的金屬，或者其混合物和合金，以及例如金屬硫族化合物的金 屬化合物。這些導電顆粒、碎片或粉末還可以是為本領域技術人員已 知的各種傳導性有機材料，例如，聚苯胺、非晶碳、和碳-石墨。雖然 任何顆粒、碎片或粉末的顆粒尺寸可以改變，但是，優(yōu)選的是，直徑
小于大約4(Him，更優(yōu)選的是，直徑小于大約ljim。在導電骨、油墨 或油漆中起到載體作用的任何溶劑可以是對有機樹脂提供溶解性的各 種有機溶劑的混合物。金屬膏、油墨或油漆的實例包括填充有銀的合 成物，其可從DuPont Electronic Materials, Research, Triangle Park, NC ( 5000 Membrane Switch, 5029 Conductor Composition, 5021 Silver Conductor和5096 Silver Conductor) ， Acheson Colloids, Port Huron, Ml ( PF-007和Electrodag SP-405 ) ， Methode Engineering, Chicago, ILr ( 31-1A Silver Composition, 31-3A Silver Composition ), Creative Materials Inc., Tyngsboro, MA ( 118-029 2k Silver)和 Advanced Conductive Materials, Atascadero， CA ( PTF-12 )購得。
如前所述，在其最終構造中，通過使用單保護層52或附加、可選 的保護層54可避免塑料板34受到如暴露在紫外線中、氧化以及剝蝕 的自然現(xiàn)象的影響。
保護層52、 54可以是塑料薄膜、有機涂層、無機涂層或其混合物。 塑料薄膜可以具有與透明板相同或不同的成分。薄膜和涂層可以包括 紫外線吸收劑(UVA)微粒，例如分散劑、表面活性劑和透明填充劑 (例如，硅石，氧化鋁等)以增強耐剝蝕性的流變控制添加劑，以及 改變光學、化學或物理性質的其它添加劑。有機涂層的實例包括但不 限于聚氨脂、環(huán)氧化物和丙烯酸鹽以及其混合物或摻和物。無機涂層 的一些實例包括硅酮、氧化鋁、氟化鋇、氮化硼、二氧化鉿、氟化鑭、
氟化鎂、氧化鎂、氧化鈧、 一氧化硅、二氧化硅、氮化硅、硅氧氮化 物、硅氧碳化物、碳化硅、氧化鉭、二氧化鈦、氧化錫、氧化銦錫、 氧化釔、氧化鋅、硒化鋅、硫化鋅、氧化鋯、鈦酸鋯、或玻璃，以及 其混合物或摻和物。
用作保護層52、 54的保護涂層可以通過本領域技術人員已知的任 何適用方法施加。這些方法包括通過活性組分進行沉積，例如在真空 輔助的沉積方法中使用的那些方法，以及常壓涂覆方法，例如用于對 基底施加溶膠-凝膠涂層的那些方法。真空輔助的沉積方法實例包括但 不限于等離子增強的化學氣相淀積、離子輔助的等離子沉積、磁控賊 射、電子束蒸發(fā)和離子束濺射。常壓涂覆方法的實例包括但不限于幕 式涂覆法、噴涂法、旋涂法、浸涂法和流涂法。
作為說明性實例，包括Exatec⑧卯0汽車窗玻璃系統(tǒng)的聚碳酸酯 板可以配備有根據(jù)本發(fā)明的除霜器32。在該具體情況下，透明聚碳酸 酯板34由多涂層系統(tǒng)(Exatec SHP-9X, Exatec⑧SHX)和"玻璃狀" 涂層(SiOxCyHz)的沉積層保護，所述"玻璃狀"涂層隨后涂覆有導 電層并在面向車輛內部的導電層暴露表面上印刷有加熱格柵35。作為 進一步可選構造，加熱格柵可以放置在保護涂層頂部，隨后過涂覆附
加層或保護涂層。例如，加熱格柵可以放置在硅酮保護涂層(例如， AS4000,鍺硅酮)頂部，隨后過涂覆"玻璃狀"涂層或薄膜。
通過對設計成覆蓋塑料板的相同表面積的三個實驗窗除霜組件的 性能進行比較可以說明本發(fā)明增強的性能。同樣，使用簡單的實驗方 式比較三個不同的除霜組件按照SAE J953除霜方案加熱和融化冰的 能力。這三個除霜器組件中的第一個包括簡單的三格柵線式加熱格柵， 其中，每根格柵線的寬度為大約1毫米，長度為大約250毫米，并且 以大約50毫米的間隔連接到利用導電性銀油墨/膏絲網(wǎng)印刷到聚碳酸 酯表面上的兩根母線上。第二個實驗組件首先使用氧化銦錫制成的傳 導層涂覆聚碳酸酯板的表面，所述傳導層具有大約20ohms / square 的薄片電阻率。(當在此使用時，格柵線中方格的數(shù)值通過將格柵線 的測量長度除以格柵線的測量寬度計算得到)。隨后，相同的三格柵
線式加熱格柵絲網(wǎng)被印刷到傳導層上。在第三實驗組件中，聚碳酸酯 基底涂覆有與第二實驗組件相同的傳導層，并且只有先前所述加熱格 柵絲網(wǎng)被印刷到傳導層上。換句話說，第三實驗組件沒有格柵線。
每個實驗窗除霜組件都噴涂有相同數(shù)量的水，隨后在-2(TC下持續(xù) 幾個小時以平衡表面溫度并在組件上形成"結霜"條件?？傆?.45伏特 的電壓施加到每個除霜器組件上，并且在20分鐘的實驗周期內記錄并 測量除霜特征。
人們發(fā)現(xiàn)，第一實驗組件的除霜面積為形成于加熱格柵的格柵線 之間的視野區(qū)域的大約25%。第三實驗組件在實驗指定的20分鐘沒 有明顯除霜。人們發(fā)現(xiàn)，第二實驗組件的除霜面積大于在每個格柵線 之間延伸的區(qū)域的大約50 % ，加上最靠外側格柵線之外 一 英寸。因此， 大約250毫米乘以150毫米(或37,500平方毫米)的視野區(qū)域被除霜。 這是第一實驗組件的除霜面積的兩倍。鑒于上述實驗結果，可以得出， 第二實驗組件的基本結構及其操作優(yōu)于任一其它實驗結構。
如上所述，傳導層承載少量電流并對位于加熱格柵35的格柵線 36之間區(qū)域內的板34的表面積提供電阻加熱量，從而提高位于該區(qū) 域中的板的表面溫度。另外，因為傳導層具有比制造板34的塑性樹脂 更高的導熱率，傳導層42允許格柵線36產(chǎn)生的熱量更為迅速地傳遞 遠離格柵線36并導入相鄰區(qū)域中。因此，傳導層的導電性，傳導層的 導熱率和/或兩者有助于體現(xiàn)本發(fā)明原理的窗除霜組件進行更有效的 除霜。
本領域的技術人員可以容易地認識到，上面的描述為體現(xiàn)本發(fā)明 原理的實例。該描述不用于限制本發(fā)明的范圍和應用，因此，在不脫 離本發(fā)明精神的情況下，可以對本發(fā)明進行改型、變形和改變，如下 面的權利要求所限定的那樣。
權利要求
1.一種窗除霜組件，包括:透明板；與所述板整體形成的除霜器，所述除霜器包括覆蓋所述板的至少一部分的透明傳導層；和具有第一和第二母線和多個格柵線的加熱格柵，所述格柵線在第一和第二母線之間延伸并連接于其上，其中，所述傳導層設置在位于至少一對相鄰格柵線之間的區(qū)域內。
2. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 所述板的整個表面。
3. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 線和母線之一或兩者。
4. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 加熱格柵和所述板之間。
5. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 銦錫(ITO)和摻鋁氧化鋅中的至少一種。
6. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中，
7. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 的，并且具有高于聚碳酸酯的導熱率。
8. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 大約20 ohm/square的薄片電阻率。
9. 如權利要求1所述的窗除霜組件，其中 于安裝狀態(tài)下時橫向定位。
10. —種整合有權利要求1所述除霜器組件的汽車，所述板為玻璃 板和塑料板之一。
11. 一種整合有權利要求1所述除霜器組件的汽車，所述板為聚碳 酸酯板。
12. 如權利要求1所述的窗組件，其中，相鄰格柵線的間距大于大，所述傳導層基本覆蓋，所述傳導層接觸格柵，所述傳導層位于所述，所述傳導層包括氧化所述傳導層為導電的。 ，所述傳導層為熱傳導，所述傳導層具有低于，所述格柵線在組件處約25毫米。
13. 如權利要求1所述的窗組件，其中，所述傳導層包括選自銦、 錫和鋅的無機元素。
14. 如權利要求1所述的窗組件，其中，所述傳導層包括與氧、碳 或其組合相混合的無機元素。
15. 如權利要求1所述的窗組件，其中，所述板由選自聚碳酸酯樹 酯、丙烯酸樹脂、聚芳酯樹脂、聚酯樹脂或聚砜樹脂、或者其共聚物 和混合物的材料制成。
16. 如權利要求1所述的窗組件，還包括至少一個保護涂層，其施 加到所述透明板上以增強耐天氣性和耐剝蝕性。
17. 如權利要求16所述的窗組件，其中，所述保護涂層包括多個 保護層。
18. 如權利要求17所述的窗組件，其中，所述保護層選自丙烯酸 底漆、硅酮夾層和外覆有"玻璃狀"頂涂層的聚亞安酯夾層。
19. 如權利要求18所述的窗組件，其中，所述加熱格柵位于所述 保護涂層的頂部。
20. 如權利要求18所述的窗組件，其中，所述加熱格柵位于保護 涂層的層之間。
21. 如權利要求1所述的窗組件，其中，所述加熱格柵位于與所述 第一透明板整體形成的第二透明板下面。
22. 如權利要求1所述的窗組件，其中，所述傳導層包括選自金屬、 金屬間化合物或傳導性有機聚合物的毫微顆粒。
23. 如權利要求22所述的窗組件，其中，所述金屬選自銀、銅、 鋅、鋁、鎂、鎳、錫和其合金。
全文摘要
一種具有透明板和除霜器的窗除霜組件。除霜器包括施加在所述板上的傳導層和與所述透明板整體形成的導電加熱格柵。加熱格柵包括一系列格柵線，至少一部分傳導層位于相鄰格柵線之間。
文檔編號H05B3/84GK101375637SQ200680053000
公開日2009年2月25日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權日2005年12月28日
發(fā)明者K·韋斯 申請人:?？税⑻┛擞邢挢熑喂?br>