Heizeinrichtung für ein Spiegelglas

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung für ein Spiegelglas eines Spiegels, insbesondere eines Außenspiegels für ein Kraftfahrzeug, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte für ein Spiegelglas.

Aus der EP 0 732 865 B1 ist eine Heizeinrichtung bekannt, die von Karbonfasern gebildet wird, die stromleitend über ein Bindemittel miteinander verbunden sind. über eine Haftschicht ist ein Spiegelglas auf eine Trägerplatte für das Spiegelglas aufgebracht.

Ferner ist es bekannt, rückseitig auf das Spiegelglas eines Spiegels direkt durch ein Siebdruckverfahren oder dergleichen eine Heizung aufzubringen. Wie aus der FR 2 628 041 A1 hervorgeht, ist die Reflexionsschicht jedoch dann außenseitig auf dem Spiegelglas angebracht, mit erhöhter Gefahr von Beschädigungen der Reflexionsschicht. Außerdem soll bei dem bekannten Verfahren die leitfähige Paste bei einer Temperatur von etwa 670° eingebrannt werden, woraus Probleme bei der Einhaltung der Biegegenauigkeit bei sphärischen und asphärischen Spiegelgläsern resultieren können.

Daneben ist es beispielsweise aus der DE 10 2004 002 979 A1 bekannt, die rückseitige Reflexionsschicht an einem Spiegelglas direkt als Heizschicht auszubilden.

Dabei ist es jedoch problematisch, den Stromfluss in der dünnen Reflexionsschicht gleichmäßig zu verteilen sowie die Kontaktierung vorzunehmen.

Die DE 42 23 590 A1 zeigt einen Spiegel, bei dem auf der Vorderseite des Spiegelglases eine durchsichtige Heizungseinrichtung als ITO-Schicht angebracht ist, die von einer Schutzschicht abgedeckt wird, die beispielsweise durch Sputtern oder im Plasmaauftrag angebracht wird. Bei dieser Anordnung bestehen die bekannten Probleme in der Kontaktierung dünner Schichten. Außerdem ist die ITO-Schicht sehr empfindlich gegen Beschädigungen, die zu lokalen überhitzungen (hot spots) führen können.

Femer beschreibt die FR 2 618 396 A1 eine Trägerfolie für ein Spiegelglas, mit einer durch Siebdruck aufgebrachten Heizeinrichtung. An der dem Spiegelglas zugewandten Vorderseite der Heizeinrichtung wird über ein Doppelklebeband eine sichere Verbindung zwischen Spiegelglas und Trägerfolie hergestellt. Außerdem wird hierdurch die Heizeinrichtung abgedichtet.

Weiter ist es allgemein bekannt, eine Widerstandsheizung für ein Spiegelglas in Form einer kaschierten Kupferfolie im Fotoätzverfahren herzustellen und die Kupferfolie anschließend mit einem Doppelklebeband auf der Trägerplatte zu befestigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Heizeinrichtung für ein Spiegelglas eines Spiegels, insbesondere eines Außenspiegels eines Kraftfahrzeuges, bereitzustellen, die kostengünstig herstellbar und in einfacher Weise mit der Trägerplatte des Spiegelglases verbindbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Heizeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Anspruch 8 beschreibt einen Spiegel mit einer erfindungsgemäßen Trägerplatte. Anspruch 9 betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Trägerplatte für ein Spiegelglas.

Kerngedanke der Erfindung nach Anspruch 1 bzw. 9 ist es, eine Zwischenschicht aus einem hinterspritzfähigen Vliesmaterial vorzusehen, auf deren Vorderseite

durch ein thermisches Spritzverfahren nach DIN EN 657 eine Heizeinrichtung aufgebracht ist. Die Zwischenschicht kann ihrerseits in einfacher und kostengünstiger Weise direkt mit der Trägerplatte verbunden werden, indem das Kunststoffmaterial der Trägerplatte auf die Rückseite der Zwischenschicht aufgespritzt wird. Somit erfolgt die Verbindung der Zwischenschicht mit der Trägerplatte nicht in einem eigenen Arbeitsgang, sondern unmittelbar bei der Herstellung der Trägerplatte selbst.

Unter den Begriff "thermisches Spritzverfahren" fallen gemäß DIN EN 657 alle Verfahren, bei denen Spritzzusätze innerhalb oder außerhalb einer Spritzpistole zugeführt und bis zum plastischen oder geschmolzenen Zustand aufgeheizt und dann auf die vorbereitete Oberfläche geschleudert werden, wobei die Oberfläche nicht aufgeschmolzen wird. Die Partikel, die mittels Druckluft, Heizgas, Kaltgas, Lichtbogen, Plasma etc. mit hoher kinetischer Energie auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert werden, verklammern sich bei ihrem Auftreffen mechanisch in der Oberfläche. Die nachfolgend weiter auf die Oberfläche zugeführten Partikel ver- krallen sich wiederum in der zuvor aufgebrachten Partikelschicht. So entsteht eine Schicht aus Widerstandswerkstoff, die in inniger Verbindung mit der Zwischenschicht steht.

Der Widerstandswerkstoff wird hierbei in Draht-, Pulver- oder Granulatform in einem speziell konstruierten "Brenner" (in Art einer Spritzpistole) zugeführt, wobei der Werkstoff geschmolzen und anschließend die schmelzflüssigen Partikel durch einen der in der Tabelle 1 der DIN EN 657 genannten Energieträger mit hoher kinetischer Energie auf die zu beschichtende Oberfläche geschleudert werden.

Im Unterschied zu der bekannten Herstellung einer Widerstandsheizung aus einer kaschierten Kupferfolie im Photoätzverfahren, die anschließend mit einem Doppelklebeband auf der Trägerplatte befestigt wird, entfällt bei einer Zwischenschicht gemäß der Erfindung der Arbeitsgang des Verklebens der "Heizfolie" mit der Trägerschicht. Vielmehr wird die Zwischenschicht mit der zuvor auf ihrer Vorderseite aufgebrachten Heizeinrichtung an ihrer Rückseite direkt mit dem Kunststoffmaterial der Trägerplatte hinterspritzt. Damit reduziert sich der Montageaufwand. Auch wird eine Erhöhung der Funktionssicherheit der Heizeinrichtung erreicht. Im Unterschied

zu dem bekannten Aufkleben der "Heizfolie" auf die Trägerplatte kann die Herstellung automatisiert werden.

Als Vliesmaterial für die Zwischenschicht eignen sich alle Materialien, die mit einem Kunststoffmaterial hinterspritzbar sind, also mit dem Kunststoffmaterial in der Spritzgießform eine innige Verbindung eingehen. In besonderer Weise ist hierfür ein Mineralfaservlies, insbesondere ein Glasfaservlies, geeignet.

Grundsätzlich eignen sich zur Herstellung erfindungsgemäßer Heizeinrichtungen alle in der Gliederung der thermischen Spritzverfahren der DIN EN 657 in Anhang A angeführten Verfahren. Als besonders geeignetes Herstellverfahren wird jedoch das Lichtbogenspritzverfahren vorgeschlagen. Mit dem Lichtbogenspritzverfahren wird eine solide Verbindung des Widerstandswerkstoffes mit dem Vliesmaterial erreicht, bei gleichzeitig vergleichsweise niedrigen Kosten für das Auftragen des Widerstandswerkstoffes. Die beim Lichtbogenspritzverfahren entstehende Energie, mit der die Partikel auf die Zwischenschicht aufgebracht werden, ist für die Verbindung des' Widerstandswerkstoffes mit der Zwischenschicht vollkommen ausreichend. Somit kann auf die Anwendung teuerer Verfahren, wie beispielsweise des Hoch- geschwindigkeitsdrahtflammspritzens, das mit höheren kinetischen Energien arbeitet, verzichtet werden.

Beim Lichtbogenspritzverfahren wird ein Lichtbogen zwischen zwei drahtförmigen Spritzzusätzen gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung benutzt, um die Drahtspitze abzuschmelzen. Mit einem oder mehreren Gasstrahlen, meist Druckluft, wird das geschmolzene Material zerstäubt und auf die vorbereitete Oberfläche der Zwischenschicht geschleudert.

Zur Verbesserung der Eigenschaften der aufgetragenen Widerstandsbahn kann das Schutzgaslichtbogenspritzverfahren angewandt werden. Bei diesem Verfahren wird eine geringere Porosität und eine verminderte Oxidation in der Schicht des aufgetragenen Widerstandswerkstoffes erreicht. Durch einen Zweitgasstrom in einem Schutzkörper oder durch einen Schutzgasmantel um den Lichtbogen und den Spritzstrahl herum wird ein Eindringen von Luft in den heißen Gas- und Partikelstrom verhindert. Zur Erhöhung der Dichte des Widerstandswerkstoffes kann

zusätzlich die Geschwindigkeit des Spritzstrahls erhöht werden. Hierdurch wird die Kontaktzeit der Partikel des Widerstandswerkstoffes mit dem Zerstäuber- und Schutzgas reduziert.

Als Widerstandswerkstoff können Eisenmetalle, Nichteisenmetalle, leitfähige Kunststoffe, Cermets (gesinterte Keramikmetalle) etc. verarbeitet werden. Auch spezielle Legierungen mit entsprechend ausgewähltem spezifischem ohmschem Widerstand können verarbeitet werden.

Der Auftrag des Widerstandwerkstoffs kann kontinuierlich entlang des gewünschten Verlaufs der Leiterbahn erfolgen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zur Beschleunigung des Materialauftrags eine Maske verwendet, die diejenigen Bereiche der Zwischenschicht abdeckt, auf die kein Widerstandswerkstoff aufgetragen werden soll, so dass der Auftrag des Widerstandswerkstoffs flächig erfolgen kann. Die Freiräume der Maske entsprechen hierbei dem Verlauf der Leiterbahn. Die Maske wird bevorzugt mit einem Antihaftmittel beschichtet. Das hiermit erreichte saubere Ablösen der Maske von der Zwischenschicht gewährleistet scharfrandige Begrenzungen der Leiterbahn. Außerdem kann die Maske leicht gereinigt und somit mehrfach verwendet werden.

Neben dem erfindungsgemäßen Aufbringen des Widerstandswerkstoffes der Leiterbahn auf die Zwischenschicht kann auch die Peripherie der Heizeinrichtung durch ein thermisches Spritzverfahren nach DIN EN 657 auf die Zwischenschicht aufgespritzt werden. Hierbei kann es sich beispielsweise um die Stromzuführung für die Leiterbahn handeln, die von einem hoch leitenden Werkstoff gebildet wird. In analoger Weise können auch isolierende Werkstoffe mit einem thermischen Spritzverfahren nach DIN EN 657 auf die Zwischenschicht aufgebracht werden.

Wie aus Anspruch 8 hervorgeht, erfolgt die elektrische Isolierung der Heizeinrichtung gegenüber der Reflexionsschicht des Spiegelglases durch einen Kleber oder einen Isolierlack. Dem Kleber bzw. Isolierlack kommt hierbei eine doppelte Funktion zu, nämlich einerseits die elektrische Isolierung und andererseits die Verbindung des Spiegelglases mit der Zwischenschicht und damit mit der Trägerplatte. über den Kleber bzw. den Isolierlack wird die gegenüber mechanischen Beanspruchun-

gen und Umwelteinflüssen empfindliche Reflexionsschicht des Spiegelglases geschützt.

Gemäß Anspruch 9 wird die Trägerplatte durch ein Spritzgießverfahren hergestellt, mit einem thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoff. Hierbei wird die auf ihrer Vorderseite bereits mit der Leiterbahn versehene Zwischenschicht so in ein Spritzgießwerkzeug eingelegt, dass die Rückseite der Zwischenschicht direkt mit dem Kunststoffmaterial hinterspritzt werden kann.

Die Verbindung zwischen den Endabschnitten der Leiterbahn und elektrischen Kontakten zum Anschluss der Versorgungsspannung für die Heizeinrichtung erfolgt bevorzugt durch ein Lötverfahren, vor dem Einlegen der Zwischenschicht in das Spritzgießwerkzeug.

Der Begriff "Spiegelglas" wird in Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht nur für mineralisches Glas verwendet, sondern auch für alle denkbaren anderen durchsichtigen Substrate, beispielsweise aus thermoplastischen oder duroplastischen Werkstoffen.

Alle Angaben zur DIN EN 657 beziehen sich auf die Ausgabe Juni 2005.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Trägerplatte mit einer eine Heizeinrichtung tragenden Zwischenschicht in der Draufsicht,

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Schnittverlaufslinie A-A aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine grafische übersicht der thermischen Spritzverfahren nach DIN EN 657.

Eine Trägerplatte 1 für einen nicht näher dargestellten Spiegel, insbesondere einen Außenspiegel für ein Kraftfahrzeug, weist an der einem nicht dargestellten Spiegelglas zugewandten Vorderseite eine Zwischenschicht 3 auf. Die Zwischenschicht 3 ist Teil einer Heizeinrichtung und ist an ihrer Vorderseite 8 mit einer mäanderförmi- gen Leiterbahn 2 versehen. Die Enden 6 der Leiterbahn 2 sind an einer Seite der Zwischenschicht 3 herausgeführt und mit abgewinkelten Kontakten 4 verlötet.

Die Trägerplatte 1 besteht aus einem Kunststoffmaterial und ist im Spritzgießverfahren hergestellt. Stege 5 an der Rückseite der Trägerplatte 1 erhöhen die mechanische Steifigkeit der Trägerplatte 1. Als Material für die Trägerplatte 1 eignen sich alle Arten von Kunststoffen, die im Spritzgießverfahren verarbeitet werden können.

Die Zwischenschicht 3 besteht aus einem hinterspritzfähigen Vliesmaterial, bevorzugt einem Glasfaservlies, das in die Spritzgießform so eingelegt wird, dass die Rückseite 7 der Zwischenschicht 3 direkt mit dem Kunststoffmaterial der Trägerplatte 1 hinterspritzt wird.

Zur Verdeutlichung des Aufbaus von Trägerplatte 1 und Zwischenschicht 3 ist in der Schnittdarstellung der Fig. 2 die Zwischenschicht 3 mit Abstand zur Trägerplatte 1 dargestellt. Tatsächlich wird das Material der Trägerplatte 1 jedoch unmittelbar auf die Rückseite 7 der Zwischenschicht 3 aufgespritzt, so dass Trägerplatte 1 und Zwischenschicht 3 stoffschlüssig miteinander verbunden sind.

Die Leiterbahn 2 ist mäanderförmig in einer Vielzahl von Schleifen an der Vorderseite 8 der Zwischenschicht 3 aufgespritzt. Bei der Auswahl des Widerstandswerkstoffs spielt unter anderem die zur Verfügung stehende Fläche der Trägerplatte 1 eine Rolle. Die nachfolgende Tabelle gibt eine Auswahl möglicher Widerstandswerkstoffe, deren spezifischen elektrischen Widerstand sowie die erforderliche Gesamtlänge der Leiterbahn 2 an. Ausgegangen wird hierbei beispielsweise von einer Querschnittsfläche der Leiterbahn 2 von 0,2 mm ² und einem gewünschten Widerstand von 6 Ohm, um bei einer Bordnetzspannung von 12 Volt einen Heizstrom von 2 Ampere und damit eine elektrische Leistung von 24 Watt zu erreichen.

Die Heizeinrichtung (Leiterbahn 2) und ihre Heizleistung sind so zu bemessen, dass ein schnelles und gleichmäßiges Abtauen des Spiegels von Beschlag und/oder Eis erreicht wird.

Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel können auch zwei oder mehrere getrennte Heizkreise mit elektrisch voneinander getrennten Leiterbahnen 2 und Kontakten 4 vorgesehen sein.

Fig. 3 zeigt eine übersicht der thermischen Spritzverfahren nach DIN EN 657gemäß Anhang A der DIN EN 657, eingeteilt nach den verwendeten Energieträgern. Grundsätzlich eignen sich alle in der übersicht angeführten thermischen Spritzverfahren zum Auftragen des Widerstandswerkstoffs auf die Zwischenschicht 3. Wie praktische Versuche ergeben haben, liefert das Lichtbogenspritzen eine ausreichend solide Verbindung zwischen Leiterbahn 2 und Zwischenschicht 3, bei gleichzeitig geringer Porosität des Widerstandswerkstoffes. Damit steht mit dem Lichtbogenspritzen ein sehr wirtschaftliches Verfahren zum Auftrag des Widerstandswerkstoffes auf die Zwischenschicht 3 zur Verfügung.