BR112019010198A2

BR112019010198A2 - vidraça laminada tendo uma camada eletrocondutora com linha de ablação, cujas bordas são isentas de rebordo, e com inclinação suave

Info

Publication number: BR112019010198A2
Application number: BR112019010198A
Authority: BR
Inventors: Tondu Thomas; Legois Vincent; Rachet Vincent
Original assignee: Saint Gobain
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-12-12
Publication date: 2019-09-03
Also published as: RU2019121266A3; CN110049959A; US20190381767A1; IL267202A; US10836142B2; WO2018109364A1; EP3555014B1; CN110049959B; RU2019121266A; BR112019010198B1; KR20190097000A; RU2752309C2; KR102527626B1; EP3555014A1; PL3555014T3; FR3059939A1; IL267202B; FR3059939B1; ES2961750T3; CA3044022A1

Abstract

a invenção refere-se a - uma vidraça laminada compreendendo uma ou duas dobras de 0,5 a 12 mm de espessura, e uma ou várias dobras estruturais de 3 a 20 mm de espessura, na qual pelo menos a face de pelo menos uma dobra de 0,5 a 12 mm de espessura orientada para a(s) dobra(s) estrutural(ais), e/ou pelo menos uma face desta(s) última(s), compreende uma camada eletrocondutora de espessura compreendida entre 2 e 1600 nm, exceto sobre, pelo menos, uma linha de ablação, as bordas desta linha não apresentando nenhum rebordo e sua inclinação média sendo no máximo igual a 5%; - um processo para a fabricação da mesma; - sua aplicação como vidraça anti-gelo / anti-embaçante.

Description

“VIDRAÇA LAMINADA TENDO UMA CAMADA ELETROCONDUTORA COM LINHA DE ABLAÇÃO, CUJAS BORDAS SÃO ISENTAS DE REBORDO, E COM INCLINAÇÃO SUAVE” [0001] A invenção pertence ao domínio de vidraças aquecidas (função anti-gelo ou anti-embaçante), notadamente aeronáuticas (avião e helicóptero), utilizando uma camada fina condutora e transparente.

[0002] As vidraças aeronáuticas aquecidas são laminados de duas ou três dobras de vidro (mineral) ou orgânico. A prevenção do aparecimento de gelo sobre as vidraças aeronáuticas pode ser obtida por aquecimento por efeito joule por meio de uma camada fina transparente e eletrocondutora. Para superfícies de formas não retangulares, a camada aquecida é depositada com heterogeneidades de resistência de superfície (função da espessura depositada), também chamado gradiente de Rquadrado, a fim de limitar a heterogeneidade de densidade de potência de superfície (só se conhece aquecer uniformemente os retângulos). Quando a geometria da superfície aquecida é complexa, esse gradiente se torna muito difícil de obter: a solução consiste, então, em produzir numerosas linhas de fluxo (por meio de um laser, por exemplo). Isto equivale a recortar a camada em múltiplas faixas condutoras de largura inferior a 40 mm e separadas por linhas isolantes (sem camada) e muito estreitas (entre 40 microns e 250 microns). Estas linhas aproximadas permitem guiar a corrente, limitar os desvios de densidade de potência no interior de cada faixa e, assim, aquecer melhor toda a superfície (desaparecimento de zonas frias).

[0003] O pedido US 2010/0159251 A1 descreve uma ablação de linhas de fluxo de 48, respectivamente 16 pm de largura em uma camada eletrocondutora por meio de um laser YAG 355 nm. As linhas de ablação descritas no pedido US 2013/0082043 A1 têm uma espessura no máximo igual a 400, de preferência 50 pm.

[0004] O pedido WO 2007 003849 A2 descreve a formação de camadas aquecidas por pirólise, pulverização catódica assistida por magnetron...., e a ablação em tais camadas de linhas de fluxo de 100 a 200 pm de largura, bem como linhas de separação de fases de 500 pm a 2 mm de largura (utilização de corrente trifásica) por meio de um laser pulsado Nd-YAG 1064 nm.

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2/9 [0005] No entanto, o aspecto estético (visibilidade em certas condições de observação) dessas linhas de ablação e a geometria das bordas de ablação na escala nanoscópica nunca foram abordados.

[0006] As superfícies aquecidas sendo de tamanho cada vez maior, o número de linhas de fluxo aumenta progressivamente. Além disso, como a distância entre os barramentos bus está cada vez maior, a espessura da camada depositada também aumenta e as linhas tornam-se cada vez mais visíveis. Em certas condições de voo, a presença dessas linhas pode ser muito perturbadora para pilotos de aviões.

[0007] A geometria das bordas da ablação tem uma influência muito grande na visibilidade das linhas, notadamente em condições de observação noturna (campo escuro) em presença de fontes luminosas pontuais e intensas.

[0008] As técnicas atuais de ablação a laser utilizam pulsos laser da ordem de nanossegundos, cuja frequência, a potência e o comprimento de onda são variáveis de uma máquina a outra. Para camadas finas transparentes e condutoras depositadas sobre vidro, esses lasers não permitem obter ablações nítidas: permanecem, sobre as duas bordas das linhas, na zona dita afetada termicamente, rebordos (superespessuras) de material fundido que geralmente tem uma altura igual à espessura do depósito.

[0009] Este rebordo é visível em certas condições de iluminação e observações e, quanto maior a sua altura, mais ele se torna visível.

[0010] Os inventores perceberam que a geometria das bordas de ablação tem uma influência muito grande sobre o mecanismo de aparecimento das linhas de fluxo e sobre a detecção visual destas linhas nas condições particulares descritas previamente.

[0011] Essas linhas são visíveis em reflexão quando a distância de observação é baixa (inferior a 500 mm) e quando a camada é suficientemente espessa (mudança de cor notável entre a zona sem camada e a zona com camada). Na maior distância (> 500 mm), elas se tornam invisíveis em reflexão.

[0012] Em curta distância, em transmissão e em campo claro (céu azul, por exemplo), quanto mais fina for a camada, mais difícil será detectar a linha de fluxo,

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3/9 porque a variação local da transmissão luminosa é baixa. Quando a distância aumenta, elas são ainda mais difíceis de detectar.

[0013] No entanto, em transmissão e em campo escuro, quando a camada tem uma espessura superior a 150 nm, ocorrem alguns casos em que a luz faz destacar muito nitidamente estas linhas: luz intensa pontual + ângulo de incidência superior a 45° ou luz difusa intensa (por exemplo, céu nublado e observação de linhas em fundo preto).

[0014] Para este efeito, a invenção tem como objeto uma vidraça laminada compreendendo, desde sua primeira face destinada a ser orientada para a atmosfera exterior, em direção à sua segunda face, uma primeira dobra de 0,5 a 12 mm de espessura; uma primeira dobra estrutural de 3 a 20 mm de espessura, eventualmente uma ou várias outras dobras estruturais de 3 a 20 mm de espessura, e eventualmente uma segunda dobra de 0,5 a 12 mm de espessura constituindo a segunda face da vidraça, das quais pelo menos a face da primeira e/ou da segunda dobra de 0,5 a 12 mm de espessura orientada para a(s) dobra(s) estrutural(ais), e/ou pelo menos uma face desta(s) última(s) compreende uma camada eletrocondutora de espessura compreendida entre 2 e 1600 nm, exceto sobre, pelo menos, uma linha de ablação, caracterizada pelo fato de as bordas desta linha não apresentam nenhum rebordo, e em que sua inclinação média é, no máximo, igual a 5%.

[0015] Ao modificar a geometria das bordas, ao “estruturar” as mesmas, os inventores demonstraram que era possível tornar as linhas de fluxo nitidamente mais difíceis de detectar visualmente.

[0016] Esta estruturação permite suprimir os rebordos presentes sobre as bordas de ablação, mas sobretudo modificar a inclinação destas bordas. Um parâmetro importante que permite diferenciar as linhas fortemente visíveis em campo escuro das linhas fracamente visíveis é a inclinação média. Isso corresponde à inclinação da reta ligando a superfície do vidro (fundo de ablação) e a superfície da camada. Seu valor em % é igual a 100 X tangente α (ângulo da inclinação média da borda em relação ao plano do substrato). Para valores de inclinação média no máximo iguais a 5%, as linhas são muito pouco visíveis. Quanto maior este valor, mais as linhas são visíveis.

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NQ

O importante é obter uma variação muito progressiva da espessura da camada de cada lado da linha de fluxo.

[0017] O formato das bordas pode ser retilíneo ou curvo (circular, elíptico, parabólico ...).

[0018] Um teste simples para verificar o efeito da estruturação das bordas sobre a visibilidade das linhas consiste em observar a superfície que sofreu ablação em campo escuro, iluminando o mesmo com uma luz intensa e anular chegando, sobre essa superfície, com um ângulo de incidência. 45 ° (ou maior).

[0019] Uma linha de ablação pode aqui consistir de uma banda eletricamente isolante de 1 a 5 mm de largura, fechada sobre si mesma, de modo a delimitar a periferia de uma zona aquecida.

[0020] A estruturação das bordas de ablação permite:

- tornar as linhas de ablação invisíveis (ou menos visíveis no caso de camadas muito espessas), quaisquer que sejam as condições de observação;

- aumentar o número de linhas de fluxo por unidade de superfície;

- melhorar a homogeneidade do aquecimento;

- reduzir a potência elétrica necessária para descongelar/desembaciar a vidraça.

[0021] De acordo com características preferidas da vidraça laminada da invenção:

- a largura da linha de ablação, chamada de linha de fluxo, está compreendida entre 40 e 250 pm; aqui é entendido por largura a do fundo de ablação;

- a vidraça laminada compreende várias linhas de fluxo sensivelmente paralelas e equidistantes, e a distância entre duas linhas de fluxo vizinhas é pelo menos igual a 8 mm, e no máximo igual a 40, e por ordem de preferência crescente, 25 e 20 mm; esta distância define a largura das bandas eletrocondutoras;

- a largura da linha de ablação, chamada linha de separação de fase, está compreendida entre 0,5 e 2 mm; quando a camada aquecida da vidraça

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5/9 é alimentada com corrente trifásica, existem duas dessas linhas de separação de fase; e apesar da largura das mesmas, sua visibilidade diminui graças às medidas da invenção, e sua visão é muito menos problemática nas condições de utilização, tais como as de um voo diurno ou noturno;

- cada linha de ablação corta sensivelmente ortogonalmente duas faixas de envio de corrente dispostas ao longo de dois lados opostos da vidraça, e apesenta uma curvatura e, eventualmente, uma inflexão quando os dois lados opostos formam um ângulo um com o outro ou quando as duas extremidades da linha de ablação não estão opostas uma à outra, mas deslocadas uma com relação à outra; esta geometria favorece a homogeneidade de aquecimento sobre toda a superfície da vidraça quando esta é complexa e se desvia da geometria de um retângulo; assim, pode-se evitar zonas frias, eventualmente mal ou não descongeladas ou desembaçadas;

- a inclinação média das bordas da linha de ablação é no máximo igual a

2%;

- a(s) dobra(s) de 0,5 a 12 mm de espessura é (são) de vidro quimicamente reforçado;

- a(s) dobra(s) estrutural(s) é (são) de vidro semi-temperado termicamente ou quimicamente reforçado, ou de material polímero, tal como polimetacrilato de metila), policarbonato ou poli(tereftalato de etileno);

- a camada eletrocondutora consiste em uma camada de óxido de índio dopado com estanho (ITO), óxido de estanho dopado com flúor (SnCte: F) ou óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), ou de uma camada metálica, como de ouro ou de prata;

- a(s) dobra(s) de 0,5 a 12 mm de espessura e a(s) dobra(s) estrutural (ais) são coladas duas a duas por uma camada adesiva intercalar, cada uma consistindo, independentemente uma da outra, em uma camada de polivinilbutiral (PVB), poliuretano (PU) ou poli (etileno-acetato de vinila)

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6/9 (EVA) de 0,5 a 20, de preferência de 1 a 16 mm de espessura.

[0022] A invenção tem igualmente por objeto um processo de fabricação de uma vidraça laminada, como descrita acima, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dobra de 0,5 a 12 mm de espessura ou pelo menos uma dobra estrutural, das quais uma face compreende uma camada eletrocondutora de espessura compreendida entre 2 e 1600 nm, é submetida no lado desta última, a uma ablação a laser por pulsos de durações no máximo iguais a 100, de preferência 20 e, de modo particularmente preferido, 15 ps, e pelo menos iguais a 2, de preferência 5 ps.

[0023] A obtenção das linhas de fluxo pode ser feita por ablação a laser, com lasers de pulso da ordem de pico ou femto-segundos. É importante que o tiro do laser seja efetuado do lado da camada eletrocondutora; com efeito, se ele fosse efetuado no lado da face da dobra oposta a essa camada, a ablação seria facilitada, as bordas seriam nítidas, mas com maior inclinação, da ordem de 30°, em vez de 5^o, por exemplo.

[0024] A ablação a laser pode ser substituída por um ataque químico da camada. [0025] Como será visto mais em maiores detalhes a seguir, é possível prosseguir em várias etapas, variando a largura do padrão (realizando retiradas parciais da camada em larguras cada vez menores) e a profundidade da ablação. Isto é interessante para aumentar a estruturação das bordas da ablação, notadamente no caso de camadas espessas (> 800nm) e/ou para diminuir o ângulo das bordas da linha de ablação e reduzir ainda mais a visibilidade da mesma.

[0026] De acordo com características preferidas do processo da invenção:

- a ablação é efetuada em uma curva da velocidade de deslocamento da dobra em relação ao laser de 10 a 600, de preferência 50 a 350 mm/s; o laser, ou o cabeçote do laser podendo ser equipado com um escâner, é igualmente susceptível de se deslocar em relação à dobra de vidro ou equivalente, que pode, então, ser fixo;

- um escâner está associada ao laser de modo a deslocar o ponto laser para produzir uma linha de ablação relativamente larga, tal como de 0,5 a 2 mm de largura; o laser é deslocado sobre a camada eletrocondutora

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7/9 segundo um padrão (círculo, losango ...) definido por meio do escâner; o deslocamento desse motivo gerando uma linha contínua de largura igual à do padrão.

[0027] A invenção tem igualmente por objeto a aplicação de uma vidraça folheada tal como descrita acima como vidraça anti-gelo e/ou anti-embaçante utilizando uma camada eletrocondutora transparente para um veículo de transporte aéreo, terrestre, notadamente ferroviário, aquático, notadamente marítimo, blindado civil ou militar.

[0028] A invenção será melhor compreendida à luz dos seguintes exemplos de realização, com referência às representações esquemáticas em anexo, em que:

- As Figuras 1 a 4 representam geometrias diferentes das bordas de linhas de ablação assim como de inclinação média dessas bordas para as três primeiras dessas figuras;

- As figuras 5 e 6, respectivamente 7 a 9, ilustram uma primeira, respectivamente, uma segunda modalidade do processo da invenção.

[0029] Em cada uma das nove figuras, uma dobra 1 de vidro reforçado quimicamente de 3 mm de espessura é dotada com um revestimento 2 de óxido de índio dopado com estanho (ITO) de 300 nm de espessura.

[0030] O revestimento 2 é isento em conformidade com uma linha cujo fundo de ablação 3 tem uma largura de 80 pm.

[0031] Nas Figuras 1 a 3, é representada a inclinação média de ângulo α que, de acordo com a invenção, deve ser no máximo igual a 5%.

[0032] Nenhuma borda destas linhas de ablação apresenta rebordo ou superespessura de altura correspondendo à espessura do material fundido pela ablação.

[0033] As Figuras 1,3 e 4 representam bordas de ablação retilíneas oblíquas, de escala simples (Figura 3) ou dupla (Figura 4). A figura 2 representa as bordas de ablação curvas.

[0034] Dois processos são descritos aqui.

[0035] É utilizado um laser comercializado pela empresa Trumpf sob a referência comercial TruMicro 5070 e com as seguintes características:

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8/9

Comprimento de onda 1030 nm

Potência média 100 W

Frequência 400 - 600 kHz

Energia de pulso inferior a 250 pJ

Pulsos inferiores a 10 ps.

[0036] Em um primeiro processo, duas etapas são representadas nas Figuras 5 e

6.

[0037] Em um primeira etapa (Figura 5), uma ablação parcial 5 é realizada ao longo de uma linha de 200 a 300 pm de largura sobre uma profundidade de 150 nm.

[0038] Para esta primeira etapa, o laser é configurado com os seguintes parâmetros:

Focal 250 mm

Laser 50 kHz - energia / pulso 50 ou 60 pJ a ajustar

Padrão circular de 250 pm definido por um escâner

Velocidade de varredura 1250 mm/s

Laser fixo, velocidade da dobra 100 mm/s.

[0039] Em uma segunda etapa (Figura 6), é realizada uma segunda ablação total 7 ao longo de uma linha de fundo de ablação 3 de 80 pm de largura, como já indicado. [0040] Para este segunda etapa, o laser é regulado com os seguintes parâmetros: Focal 250 mm

Laser 25 kHz - energia / pulso 120 pJ

Sem necessidade de um escâner

Laser fixo, velocidade da dobra 150 mm/s.

[0041] Um segundo processo alternativo é representado nas Figuras 7, 8 e 9.

[0042] A dobra 1 é aqui dotada na partida com uma camada 8 susceptível de ser retirada por ablação a laser como descrito previamente. Também pode ser uma camada de ITO.

[0043] Em uma primeira etapa (Figura 7), uma ablação total 6 da camada 8 é efetuada, em conformidade com uma linha.

[0044] Em uma segunda etapa (Figura 8), é formada na superfície do produto da

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9/9 primeira etapa uma camada de ITO 2.

[0045] Na terceira e última etapa, é efetuada uma ablação a laser total 7 da camada de 2 ITO 2, segundo um fundo de ablação 3 de 80 pm de largura.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Vidraça laminada compreendendo, desde a sua primeira face destinada a ser orientada para a atmosfera exterior, em direção à sua segunda face, uma primeira dobra de 0,5 a 12 mm de espessura, uma primeira dobra estrutural de 3 a 20 mm de espessura, eventualmente uma ou várias outras dobras estruturais de 3 a 20 mm de espessura, eventualmente uma segunda dobra de 0,5 a 12 mm de espessura constituindo a segunda face do vidro, da qual pelo menos a face da primeira e/ou da segunda dobra de 0,5 a 12 mm de espessura orientada para a(s) dobra(s) estrutural(ais), e/ou pelo menos uma face desta(s) última(s) compreende uma camada eletrocondutora de espessura compreendida entre 2 e 1600 nm, exceto sobre, pelo menos, uma linha de ablação, caracterizada pelo fato de que as bordas desta linha não apresentam nenhum rebordo, e em que sua inclinação média é, no máximo, igual a 5%.
2. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a largura da linha de ablação, chamada linha de fluxo, está compreendida entre 40 e 250 pm.
3. Vidraça de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que compreende várias linhas de fluxo sensivelmente paralelas e equidistantes, e em que a distância entre duas linhas de fluxo vizinhas é de pelo menos 8 mm, e no máximo igual a 40 e, em ordem de preferência crescente, 25 e 20 mm.
4. Vidraça de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a largura da linha de ablação, chamada linha de separação de fase, está compreendida entre 0,5 e 2 mm.
5. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que cada linha de ablação corta sensivelmente ortogonalmente duas faixas de envio de corrente dispostas ao longo de dois lados opostos da vidraça, e apresenta uma curvatura e, eventualmente, uma inflexão quando estes dois lados opostos formam um ângulo entre eles ou quando as duas extremidades da linha de ablação não estão opostas uma da outra, mas deslocadas uma em relação à outra.

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6. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que a inclinação média das bordas da linha de ablação é, no máximo, igual a 2%.
7. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a(s) dobra(s) de 0,5 a 12 mm de espessura é(são) de vidro quimicamente reforçado.
8. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de a(s) dobra(s) estrutural(ais) é (são) de vidro semitemperado termicamente ou quimicamente reforçado, ou de material polímero, tal como poli(metacrilato de metila), policarbonato ou poli(tereftalato de etileno).
9. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que a camada eletrocondutora consiste em uma camada de óxido de índio dopado com estanho (ITO), óxido de estanho dopado com flúor (SnOz: F) ou óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), ou em uma camada metálica, como de ouro ou prata.
10. Vidraça de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a(s) dobra(s) de 0,5 a 12 mm de espessura e a(s) dobra(s) estrutural(ais) são coladas duas a duas por uma camada adesiva intercalar, consistindo, cada uma, independentemente uma da outra, em uma camada de polivinilbutiral (PVB), poliuretano (PU) ou poli(etileno-acetato de vinila) (EVA) de 0,5 a 20, de preferência 1 a 16 mm de espessura.
11. Processo de fabricação de uma vidraça laminada definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dobra de 0,5 a 12 mm de espessura ou pelo menos uma dobra estrutural, da qual uma face compreende uma camada eletrocondutora de espessura compreendida entre 2 e 1600 nm, é submetida do lado desta última, a uma ablação a laser por pulsos de durações no máximo iguais a 100 ps.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que os pulsos têm durações no máximo iguais a 20, preferivelmente 15 ps.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12,

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3/3 caracterizado pelo fato de que os pulsos têm durações pelo menos iguais a 2, preferivelmente 5 ps.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que a ablação é efetuada a uma velocidade de deslocamento da dobra em relação ao laser de 10 a 600, de preferência 50 a 350 mm/s.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que um escâner está associado ao laser de modo a deslocar o ponto laser para produzir uma linha de ablação relativamente larga, tal como de 0,5 a 2 mm de largura.
16. Aplicação de uma vidraça laminada definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de ser como vidraça anti-gelo e/ou antiembaçante utilizando uma camada eletrocondutora transparente para um veículo de transporte aéreo, terrestre notadamente ferroviário, aquático notadamente marítimo, blindado civil ou militar.