利用Z轴主动控制分配导电材料的设备和方法技术

一种利用Z轴主动控制分配导电材料的设备和方法。一种将导电油墨印刷到塑料面板上的设备，包括可以进行关节运动的臂，该臂具有与面板表面相对的端部。喷嘴经喷嘴高度调节器安装到臂的端部，并且喷嘴与导电油墨源连接。流量调节器与油墨源、调节喷嘴连接，借此调节来自喷嘴的导电油墨的流量。高度传感器用于输出相对于所述表面的高度信号，而控制器与臂、流量调节器、喷嘴高度调节器和传感器连接，用于控制臂、流量调节器、喷嘴高度调节器、和喷嘴移动速度，该控制器因此高度和宽度重新决定的导电轨迹位于在基板上。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种利用Z轴主动控制分配导电材料的设备和方法。一种将导电油墨印刷到塑料面板上的设备，包括可以进行关节运动的臂，该臂具有与面板表面相对的端部。喷嘴经喷嘴高度调节器安装到臂的端部，并且喷嘴与导电油墨源连接。流量调节器与油墨源、调节喷嘴连接，借此调节来自喷嘴的导电油墨的流量。高度传感器用于输出相对于所述表面的高度信号，而控制器与臂、流量调节器、喷嘴高度调节器和传感器连接，用于控制臂、流量调节器、喷嘴高度调节器、和喷嘴移动速度，该控制器因此高度和宽度重新决定的导电轨迹位于在基板上。【专利说明】利用Z轴主动控制分配导电材料的设备和方法本申请是国际申请日为2006年11月21日、国际申请号为PCT/US2006/045120、国家申请号为200680052970.X、名称为“利用Z轴主动控制分配导电材料的设备和方法”的中国专利申请的分案申请。
技术介绍

本专利技术涉及在塑料或者玻璃面板(例如用作车上的后灯)上印刷导电加热栅格图案的设备和方法。 相关技术目前用例如聚碳酸酯(PC)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的塑性材料来制造许多汽车部件和零件，例如中间立柱、前灯和太阳天窗。由于这些塑性材料具有许多标志性的优点，特别是在式样/设计、减重、以及安全性/可靠性方面，因此汽车的后窗(后灯)系统用到了这些材料。更具体地说，塑性材料不但能让汽车制造商通过增加总体设计和形状的复杂性来区别他们的车辆，而且能让汽车制造商通过将功能零件集成到模制塑料系统内来降低后窗组件的复杂性。由于重量比常规的玻璃后灯系统轻，因此将它们结合到车辆既可以降低车辆的重心(因此车辆更易操纵且安全)，又可以提高燃料经济性。此外，还增加了安全性，特别是在翻车事故方面，这是因为乘坐者或者乘客被保持在车内的可能性更大。尽管使用塑料窗有许多优点，但是这些窗户并非没有限制，在大规模的商业应用之前，必须阐明这些象征技术障碍的限制。与材料性质有关的限制包括长时间暴露于高温时塑料的稳定性和塑料的有限的导热能力。关于后者，为了用作车上的后灯，塑料必须与除霜器或者除雾系统(下文仅称为“除霜器”)兼容。为了在商业上被接受，塑料后灯必须满足为给玻璃后灯除霜或者除雾而建立的性能标准。当考虑到热传导时，玻璃和塑料在材料性质上的差别变得相当明显。玻璃的导热系数(Te=22.39 X IO-4卡/厘米?秒.°C)约为典型的塑料所表现出的导热系数(例如，聚碳酸酯的Τε=4.78Χ 10_4卡/厘米.秒.。C)的4-5倍。因此，用于在玻璃窗上有效工作的除霜器不一定能有效地为塑料窗除霜或者除雾(下面仅提到“除霜”)。塑料的低导热系数可以限制从横贯塑料窗表面的加热栅格线中散热。因此，在输出功率相似时，玻璃窗上的加热栅格可以除去整个视域上的霜，而塑料窗上的同样的加热栅格只能为视域中靠近栅格线的那些部分除霜。玻璃和塑料间的第二差异与印刷的加热栅格表现出的导电性有关，这是必须克服的。相对较高的软化温度(例如，T软化>>1000°C)表明玻璃具有热稳定性，这允许玻璃窗表面的金属膏烧结以生成主要为无机玻璃料(frit)或者金属线。由于玻璃的软化温度显著高于典型的塑性树脂的玻璃态转化温度(例如，聚碳酸酯Tg=145°C)，因此金属膏不能烧结到塑料面板上。相反，必须在低于塑性树脂的Tg的温度下让它在面板上固化。金属膏通常由分散在聚合物树脂中的金属颗粒组成，聚合物树脂会粘着到它所涂敷的塑料表面上。金属膏的固化形成导电聚合物基体，该基体具有分散在整个介质层中的密集的金属颗粒。与烧结在玻璃基底上的尺寸相似的加热栅格线相比，分散的导电颗粒之间存在的介电层(例如，聚合物)导致固化的加热栅格线的导电性下降，或电阻增加。导电性上的这一差别表明与玻璃窗相比，塑料窗所表现出来的除霜特性较差。牢记上述内容，显然，要使和面板一起使用的任何除霜器的效率和有效性最大化，重要的是控制印刷到面板上的加热栅格的质量。各种参数会影响印刷的加热栅格的质量，这些参数包括栅格线的宽度、高度和平直度方面的任何差异。宽度和高度方面存在的差异越多，对除霜器有效性的负面影响就越大。这是各个区段中的栅格线和母线的电阻不相等的结果，这导致各个区段中的除霜器的电阻加热不相等。关于平直度，主要是审美需要，因为塑料窗组件能够具有更大的设计灵活性和曲率，因此这不再是个问题。使用导电油墨或者膏以及本领域技术人员已知的各种方法，除霜器可以直接印刷到面板的内表面或外表面，或者保护层表面。这些方法包括但不限于丝栅格印刷、喷墨印刷和自动分配。自动分配包括粘合剂应用领域的技术人员已知的方法，例如滴流和拖曳、倾流、以及简单的流动分配。在上述的每种情况下，面板的形状影响着印刷线的质量，即丝栅格印刷很难在非平面面板上进行，还影响在栅格线的宽度和高度方向上的印刷速度。速度较低而油墨或者膏的流量较高可以形成较宽且较高的栅格线。相反，速度较高而流量较低可以形成较细且较低的栅格线。特别的是，利用丝栅格印刷，栅格线的高度不容易变化。从上可知，可以看出工业上需要一种设备和方法，它可以有效地控制用以将栅格线印刷到面板上的质量和连贯性。
技术实现思路
为了满足上述需要，并克服所列举的相关技术的缺陷和其他限制，本专利技术提供了一种将由导电油墨形成的栅格线印刷到塑料基板或面板上的设备。该设备包括适合支撑面板的支架和可以进行关节运动的臂，臂相对于支架定位，从而臂的端部与面板的待印刷的表面相对。分配喷嘴由臂携带，并且安装到臂的端部；喷嘴与导电油墨源和喷嘴高度调节器连接，喷嘴高度调节器将喷嘴安装到臂上。最后，流量调节器与油墨源和喷嘴连接，藉此调节来自喷嘴的导电油墨的流量。该设备还包括高度传感器，其构成为用于输出相对于面板表面的高度信号。一个控制器与臂、流量调节器、喷嘴高度调节器和高度传感器连接，用于使臂进行关节运动，从而使喷嘴按预定的图案在面板表面附近移动。另外，控制器用于根据喷嘴移动的速度、来自高度传感器的高度信号和/或来自喷嘴的导电油墨的流量控制流量调节器和喷嘴高度调节器中的至少一个，从而具有预定高度和宽度的导电轨迹被施加到面板上。此外，在参照附属于本说明书并且构成它的一部分的附图和权利要求书综览下面的描述之后，本专利技术的其他目的、特征和优点对所属
的技术人员而言将变得特别显而易见。【专利附图】【附图说明】图1是根据本专利技术的窗户组件的四个备选实施方式的示意性的剖视图；图2是让分配头在窗户组件的面板上来回移动的机械臂的透视图；图3是面板上的机械臂和分配头的局部前视图；图4是设置在面板上的加热栅格线的详细的横断面视图。【具体实施方式】现在来看附图，如图1所示，除霜器或者加热栅格16可以设置在塑料窗户组件20的外表面18附近(示意图A)，塑料窗户组件20的内表面22上(示意图B和C)，或者封闭在塑料面板自身内(示意图D)。就综合性能和成本而论，加热栅格16的每个可能的位置提供了不同的好处。最好将加热栅格16设置在窗户组件20的外表面18附近(示意图A)，以便使为窗户组件20除霜所需的时间最少。将加热栅格16设置在窗户组件20的塑料面板24的内表面22上(示意图B和C)有助于容易应用并降低生产成本。透明的塑料面板24自身可以由热塑性聚合物树脂或者它们的混合物或者组合物制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·施文克，E·范德米伦，B·布伊，K·韦斯，
申请(专利权)人：埃克阿泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：