ЭЛЕКТРООБОГРЕВНОЕ СТЕКЛОИЗДЕЛИЕ
ELECTRICALLY-HEATED GLASS ARTICLE

Изобретение относится к области разработки и эксплуатации электрообогреваемых стеклоизделий, представляющих собой прозрачные элементы кабины различных видов транспортных средств.
Электрообогревные стеклоизделия представляют собой композицию из нескольких стекол, соединенных органическим склеивающим слоем, например, поливинилбутиральной пленкой. Такого типа стеклоизделия являются частью остекления кабины различных видов транспортных средств. Для обеспечения прозрачности стеклоизделий при различных метеоусловиях они содержат токопроводящее покрытие, расположенное на внутренней поверхности одного из стекол, и токопроводящие шинки, контактирующие с токопроводящим покрытием и соединенные с электропроводными выводами. При этом шинки расположены в краевых областях стекла одна напротив другой. Основными требованиями, предъявляемыми к токопроводящим шинкам, являются: значительно более высокая электропроводность по сравнению с токопроводящим покрытием, высокая адгезия к токопроводящему покрытию и надежность при эксплуатации при различных метеоусловиях.
Известно электрообогревное стеклоизделие, включающее, по крайней мере, два стекла, соединенных склеивающим слоем, при этом на внутренней стороне одного из стекол имеется токопроводящее покрытие из двуокиси олова и контактирующие с токопроводящим покрытием токопроводящие шинки, расположенные в краевых областях стекла одна напротив другой и соединенные с электропроводными выводами (Янишевский В.М. и др. Стекло и керамика, 1960, №8, с.25-26; Китайгородский И.И. Справочник по производству стекла. М., Госстройиздат, 1963, т.2, с.801-811). В известном электрообогревном стеклоизделии токопроводящие шинки выполнены из силикатно-серебряного состава.
Недостатком известного электрообогревного стеклоизделия является то, что при получении токопроводящих шинок из силикатно-серебряного состава, контактирующих с токопроводящим покрытием из двуокиси олова, используется сложная и продолжительная технология изготовления силикатно-серебряной пасты, используемой для получения токопроводящих шинок. Кроме этого, использование серебра и проведение дополнительной операции запекания шинок при высокой температуре неоправданно удорожает стоимость электрообогреваемых стеклоизделий и тем самым снижает их конкурентоспособность.
Наиболее близким к изобретению является электрообогревное стеклоизделие, включающее, по крайней мере два стекла, соединенных склеивающим слоем (Патент RU №2292675, кл. Н05В 3/84, опубл. 27.01.2007). На внутренней стороне одного из стекол имеется токопроводящее покрытие и контактирующие с токопроводящим покрытием токопроводящие медные шинки, расположенные в краевых областях стекла одна напротив другой и соединенные с электропроводными выводами. В качестве токопроводящих шинок используется медная фольга толщиной 0,07 мм, шириной 7 мм. Медная фольга закрепляется на поверхности стекла с токопроводящим покрытием с помощью специального клея.
Авторами была проведена экспериментальная проверка работы электообогреваемых стеклоизделий с применением токопроводящих медных шинок, которые контактировали с токопроводящим покрытием из двуокиси олова. Было установлено, что из-за перепадов электросопротивления в различных точках по длине медной фольги в местах контактирования ее с токопроводящим покрытием из двуокиси олова происходит разрушение фольги и, в конечном итоге, разрыв электрической цепи. По нашему мнению, это происходит, возможно, из-за недостаточно высокой степени адгезии медной фольги к токопроводящему покрытию из двуокиси олова. Таким образом, недостатком известного электрообогревного стеклоизделия является малая надежность при его эксплуатации. Это особенно характерно для крупногабаритных электрообогреваемых стеклоизделий с длиной шинок более 1000 мм.
Задачей изобретения является повышение надежности электрообогреваемых стеклоизделий при их эксплуатации.
Для достижения задачи изобретения предложено электрообогревное стеклоизделие, включающее по крайней мере два стекла, соединенных склеивающим слоем, причем на внутренней стороне одного из стекол имеется токопроводящее покрытие из двуокиси олова и контактирующие с токопроводящим покрытием токопроводящие медные шинки, расположенные в краевых областях стекла одна напротив другой и соединенные с электропроводными выводами, отличающееся тем, что токопроводящие шинки дополнительно содержат алюминиевое покрытие шириной 4-5 мм, толщиной 0,045-0,055 мм, контактирующее с токопроводящим покрытием, а покрытие из меди шириной 5±0,5 мм, толщиной 0,075-0,085 мм контактирует с алюминиевым покрытием.
В результате проведенных исследований было установлено, что алюминий имеет хорошую адгезию к токопроводящему покрытию из двуокиси олова, а покрытие из меди имеет хорошую адгезию к алюминиевому покрытию. Хорошие результаты по адгезии были получены при нанесении покрытий из алюминия и меди при использовании газодинамического метода нанесения покрытий из порошковых материалов, например по патенту RU №2109842, кл. С23С 4/04, опубл. 27.04.1998. Экспериментально установлено, что толщина алюминиевого покрытия в пределах 0,045-0,055 мм является оптимальной, так как при ее значениях менее 0,045 мм уменьшается ширина зоны, покрывающейся алюминием (менее 4 мм), а увеличение толщины более чем 0,055 уменьшает адгезию алюминия к токопроводящему покрытию из двуокиси олова. Ширина алюминиевого покрытия определяется шириной медного покрытия и находится в пределах 4-5 мм для обеспечения хорошей адгезии как с токопроводящим покрытием из двуокиси олова, так и с покрытием из меди. Ширина покрытия из меди находится в пределах 5±0,5 мм, а толщина соответственно - 0,075-0,085 мм. При значениях ширины, меньшей чем 4,5 мм, и соответственно толщины, меньшей чем 0,075 мм, возможен перегрев электрообогревного стеклоизделия в местах контакта покрытий из алюминия и меди с токопроводящим покрытием из двуокиси олова. Увеличение ширины покрытия из меди более чем 5,5 мм и соответственно толщины - большей чем 0,085 мм неоправданно, так как это не приводит к улучшению каких-либо показателей электрообогревного стеклоизделия.
На фиг.1 схематически показано электрообогревное стеклоизделие, состоящее из двух стекол, соединенных склеивающим слоем («триплекс»). На фиг.2 схематически показано электрообогревное стеклоизделие, состоящее из трех стекол, соединенных двумя склеивающими слоями («пентаплекс»).
Электрообогревное стеклоизделие типа «триплекс» включает два стекла 1, соединенных склеивающим 2 слоем. На внутренней 3 стороне одного из стекол 1 имеется токопроводящее 4 покрытие из двуокиси олова. Алюминиевое 5 покрытие шириной 4-5 мм, толщиной 0,045-0,055 мм контактирует с токопроводящим 4 покрытием. Покрытие из меди 6 контактирует с алюминиевым 5 покрытием, имеет ширину 5±0,5 мм, толщину 0,075-0,085 мм. Покрытие из меди 6 соединено с электропроводными выводами 7.
Электрообогревное стеклоизделие типа «пентаплекс» включает три стекла 1, соединенных двумя склеивающими 2 слоями. На внутренней 3 стороне одного из стекол 1 имеется токопроводящее 4 покрытие из двуокиси олова. Алюминиевое 5 покрытие шириной 4-5 мм, толщиной 0,045-0,055 мм контактирует с токопроводящим 4 покрытием. Покрытие из меди 6 контактирует с алюминиевым 5 покрытием, имеет ширину 5±0,5 мм, толщину 0,075-0,085 мм. Покрытие из меди 6 соединено с электропроводными выводами 7.
Как в «триплексе», так и в «пентаплексе» электропроводные вывода 7 соединяются с электрическим источником питания, включающим элементы регулирования температуры нагрева электрообогревного стеклоизделия (на фиг.1-2 не показано).
Пример 1. Необходимо получить плоское крупногабаритное электрообогревное стеклоизделие типа «триплекс» с размерами 1207×926×13,5 мм, используемое для остекления железнодорожного транспорта.
Используют два стекла 1 с заданными размерами и толщиной по 6 мм каждое, которые склеивают поливинилбутиральной пленкой толщиной склеивающего 2 слоя 1,5 мм. На внутренней 3 стороне одного из стекол 1 имеется токопроводящее 4 покрытие из двуокиси олова, которое наносят по авт. свид. SU №1700906, кл. С03С 17/23, опубл. 20.06.2005. Алюминиевое 5 покрытие шириной 4 мм, толщиной 0,045 мм и длиной 1100 мм контактирует с токопроводящим 4 покрытием. Покрытие из меди 6 контактирует с алюминиевым 5 покрытием, имеет ширину 4,5 мм, толщину 0,075 мм и длину 1100 мм. Покрытия из алюминия и меди получают газодинамическим методом нанесения покрытий из порошковых материалов по патенту RU №2109842, кл. С23С 4/04, опубл. 27.04.1998. Медное покрытие соединяют с электропроводными выводами 7, выполненными из меди, методом пайки.
Пример 2. Необходимо получить гнутое крупногабаритное электрообогревное стеклоизделие типа «триплекс» с размерами 2000×742×13,5 мм для остекления железнодорожного транспорта.
Используют два стекла 1 с заданными кривизной поверхности, габаритными размерами, толщиной по 6 мм каждое, которые склеивают поливилбутиральной пленкой толщиной склеивающего 2 слоя 1,5 мм. Применяют алюминиевое 5 покрытие шириной 5,5 мм, толщиной 0,055 мм и длиной 1500 мм. Покрытие из меди 6 имеет ширину 5,5 мм, толщину 0,085 мм и длину 1500 мм. Остальные элементы выполняют так же и в такой же взаимосвязи, как и в примере 1.
Пример 3. Необходимо получить плоское крупногабаритное электрообогревное стеклоизделие типа «пентаплекс» с размерами 1065×690×21 мм.
Используют три стекла 1 с заданными размерами, толщиной по 6 мм каждое, которые склеивают поливинилбутиральной пленкой толщиной каждого склеивающего 2 слоев по 1,5 мм. Применяют алюминиевое 5 покрытие шириной 4,5 мм, толщиной 0,05 мм и длиной 960 мм. Покрытие из меди 6 имеет ширину 5 мм, толщину 0,08 мм и длину 960 мм. Остальные элементы электрообогревного стеклоизделия выполняют так же и в такой же взаимосвязи, как и в примере 1.
Полученные по примерам 1-3 электрообогреваемые стеклоизделия были испытаны при регулировании температуры на их внешней поверхности в пределах 2-15°С во всех заданных диапазонах изменения величины теплосъема. Испытания проводились в течение 100 часов. Каких-либо отказов или отклонений в эксплуатационном режиме нагрева в электрообогреваемых стеклоизделиях не наблюдалось.
Реализация предложенного электрообогревного стеклоизделия дает повышение степени надежности при их эксплуатации, включая крупногабаритные плоские и гнутые стеклоизделия.