BR112019020319A2 - painel de janela de veículo com película pdlc com distribuição de tamanho de gotículas definida para reduzir o efeito corona - Google Patents

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Abstract

um painel de janela de veículo, compreendendo, nesta sequência, um primeiro painel de vidro (1), uma ou mais camadas de polímero (2), uma camada pdlc (4), compreendendo uma matriz de polímero (9) na qual gotículas de cristal líquido (8) são embutidas, uma camada eletricamente condutora (3, 5) sendo arranjada em cada caso em ambos os lados da camada pdlc, ou uma camada spd, compreendendo uma matriz de polímero na qual gotículas em suspensão, nas quais partículas polarizantes de luz são suspensas, são embutidas, uma camada eletricamente condutora sendo arranjada em cada caso em ambos os lados da camada spd, uma ou mais camadas de polímero (6), e um segundo painel de vidro (7), em que, as gotículas de cristal líquido no caso da camada pdlc, ou as gotículas em suspensão, no caso da camada spd, têm um tamanho médio de mais que 2 µm, preferivelmente com um desvio padrão relativo de mais que 30%. o painel de janela de veículo é capaz de ser comutado entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco. no estado transparente, o painel de janela de veículo de acordo com a invenção apresenta um reduzido efeito corona e, possivelmente, um reduzido efeito arco-íris.

Description

“PAINEL DE JANELA DE VEÍCULO COM PELÍCULA PDLC COM DISTRIBUIÇÃO DE TAMANHO DE GOTÍCULAS DEFINIDA PARA REDUZIR O EFEITO CORONA” [0001] A invenção diz respeito a um painel de janela de veículo, cuja transmitância luminosa pode ser alterada aplicando uma tensão elétrica, em particular, pode ser comutada entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco.
[0002] Tais painéis, também referidos como vidro PDLC (do Inglês: vidro inteligente) ou vidro polarizado, contêm uma camada PDLC (PDLC = cristal líquido disperso em polímero) como uma camada ativa, por meio da qual o painel pode ser comutado entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco.
[0003] A camada PDLC compreende uma matriz de polímero, na qual gotículas de cristal líquido são embutidas, que é situada entre duas camadas eletricamente condutoras transparentes (eletrodos) e na qual um campo elétrico pode ser aplicado. Sem um campo elétrico, as gotículas de cristal líquido não são alinhadas, resultando no estado túrbido ou opaco dos painéis. Mediante aplicação de um campo elétrico, as gotículas de cristal líquido são alinhadas na mesma direção e a camada PDLC fica transparente. O processo é reversível.
[0004] Vidro PDLC é usado, por exemplo, como janelas para edifícios. No caso de edifícios, normalmente múltiplos painéis espessos, de 6 mm, por exemplo, são usados. Sistemas com três painéis que são separados por um espaço vazio são comuns. Em tais painéis, camadas PDLC podem ser laminadas entre um painel convencional e um painel adicional no qual um painel interno é laminado ou adaptado no lado interno.
[0005] Painéis feitos de vidro PDLC são também de interesse para veículos, por exemplo, em um teto solar, como um teto de vidro, como uma janela traseira ou como uma janela lateral traseira. No estado túrbido ou opaco, o painel PDLC pode bloquear luz direta do sol e proteger a privacidade.
[0006] Entretanto, uma desvantagem com painéis de janela de veículo ou
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2/21 painéis contendo camadas PDLC consiste em que, no estado transparente do painel, um efeito corona relativamente forte pode se desenvolver quando luz de uma fonte de luz, normalmente o sol, passa através do painel. Um padrão de anel concêntrico, referido como um corona, se forma em torno da fonte de luz. A região do brilho central do corona, também referida como uma auréola, se parece como um disco branco azulado, que desvanece em marrom avermelhado em direção à borda. Na borda externa do corona, o observador algumas vezes percebe as cores do arco-íris, também referido como um efeito arco-íris. No caso de painéis de janela de veículo, esses efeitos exercem um papel pronunciado por causa da curta distância do observador e da coloração do painel frequentemente desejada para veículos. Em outras aplicações de painéis com camadas PDLC, por exemplo, como janelas em edifícios, os efeitos são bastante desprezíveis.
[0007] Quando o observador está distante do painel de janela de veículo, o corona é menos visível. Entretanto, no estado transparente do painel de janela de veículo, o corona é pronunciado quando o observador está situado próximo ao painel PDLC. O efeito é ainda mais forte quando o painel PDLC é inclinado. Consequentemente, para os ocupantes do veículo, o efeito é perturbante, uma vez que eles estão situados próximos ao painel da janela, por exemplo, um teto solar. Quando se olha através de um teto solar ou teto de vidro na direção do sol, o ângulo de visão é também inclinado, agravando ainda mais a situação. Os efeitos de cor do corona também perturbam os ocupantes do veículo.
[0008] Uma outra técnica conhecida para prover painéis que podem ser comutados entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco é tecnologia SPD, na qual uma camada SPD (SPD = dispositivo de partículas suspensas) é incluída como uma camada ativa no painel. Normalmente, no estado opaco é obtido com camadas SPD. O princípio é similar ao de camadas PDLC, exceto que com a camada SPD, em vez de gotículas de cristal líquido, gotículas em suspensão, nas quais partículas polarizantes de luz são suspensas, são embutidas em uma matriz de polímero. Tais sistemas são, por
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3/21 exemplo, descritos em EP 0551138 A1. Em painéis contendo camadas SPD, o efeito corona supramencionado e, possivelmente, o efeito arco-íris são também observado da mesma maneira que no estado transparente.
[0009] WO 2016/008375 A1 diz respeito a uma estrutura de vidro comutável na qual uma camada PDLC é arranjada entre um primeiro vidro e um segundo vidro, cuja camada compreende uma camada de polímero e microesferas de cristal líquido dispersas na mesma, em que o primeiro e/ou o segundo vidro são providos com um revestimento antirradiação.
[0010] DE 102013214249 A1 descreve a produção de uma película compósita, que pode ser uma película PDLC ou uma película SPD.
[0011] DE 202013006516 U1 diz respeito a um sistema com uma camada PDLC situada entre dois eletrodos, cuja camada contém uma mistura de cristal líquido que forma microgotículas dispersas em uma matriz de polímero, em que o teor em massa da mistura de cristal líquido é entre 40 e 70%, a camada PDLC tem uma espessura entre 5 e 25 pm e o diâmetro médio das gotículas de cristal líquido dispersas na matriz de polímero é entre 0,25 pm e 2,00 pm.
[0012] O objetivo da invenção é, consequentemente, prover um painel de janela de veículo do tipo mencionado na introdução com uma camada PDLC ou uma camada SPD que apresenta um efeito corona fraco e, possivelmente, também um efeito arco-íris fraco ou com a qual esses efeitos são amplamente eliminados.
[0013] De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado por um painel de janela de veículo de acordo com a reivindicação 1. A invenção também diz respeito, de acordo com as outras reivindicações independentes, a um veículo que inclui um painel como esse e ao uso do painel de acordo com o invenção como um painel de janela de veículo. Modalidades preferidas da invenção são reportadas nas reivindicações dependentes.
[0014] A invenção dessa forma diz respeito a um painel de janela de veículo, que compreende, nesta sequência:
a. um primeiro painel de vidro (1),
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b. uma ou uma pluralidade de camadas de polímero (2),
c. uma camada PDLC (4), compreendendo uma matriz de polímero (9) na qual gotículas de cristal líquido (8) são embutidas, em que uma camada eletricamente condutora (3, 5) é arranjada em cada caso em ambos os lados da camada PDLC, ou uma camada SPD, compreendendo uma matriz de polímero na qual gotículas em suspensão são embutidas, na qual partículas polarizantes de luz são suspensas, em que uma camada eletricamente condutora é arranjada em cada caso em ambos os lados da camada SPD,
d. uma ou uma pluralidade de camadas de polímero (6), e
e. um segundo painel de vidro (7), [0015] caracterizado em que, no caso da camada PDLC, as gotículas de cristal líquido ou, no caso da camada SPD, as gotículas em suspensão têm um tamanho médio de mais que 2 pm. Preferivelmente, no caso da camada PDLC, as gotículas de cristal líquido ou, no caso da camada SPD, as gotículas em suspensão, têm um tamanho médio de mais que 2 pm com um desvio padrão relativo de mais que 30%.
[0016] O painel de janela de veículo de acordo com o invenção apresenta, comparado a painéis de janela de veículo da técnica anterior contendo camadas PDLC ou camadas SPD, um efeito corona significativamente fraco. O tamanho ou o diâmetro do corona é significativamente reduzido. A qualidade óptica dos painéis é melhorada. Efeitos perturbadores para os ocupantes do veículo são evitados ou pelo menos reduzidos por meio disso.
[0017] Em particular, quando as gotículas de cristal líquido ou gotículas em suspensão têm, em modalidades preferidas, um tamanho médio de mais que 2 pm com um desvio padrão relativo de mais que 30%, o contraste entre as cores no corona e na região do arco-íris também diminui significativamente, e as cores desvanecem (efeito arco-íris). Isto melhor a qualidade óptica dos painéis ainda mais.
[0018] Ajustando o tamanho das gotículas de cristal líquido ou gotículas em
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5/21 suspensão em uma maior faixa, o tamanho do corona é reduzido. Pelo uso de gotículas de cristal líquido ou gotículas em suspensão com um desvio padrão bastante grande, isto é, distribuição de tamanho de partícula irregular, o contraste entre as cores é reduzido de maneira tal que as cores desvanecem e possivelmente desaparecem completamente.
[0019] A invenção é explicada em detalhe a seguir com referência aos desenhos anexos. Eles representam:
[0020] Fig. 1 é uma representação esquemática de um painel de janela de veículo com camada PDLC de acordo com a invenção;
[0021] Fig. 2a-b é uma representação esquemática de um painel de janela de veículo com camada PDLC no estado túrbido ou opaco (Fig. 2a) e no estado transparente (Fig. 2b);
[0022] Fig. 3a-d são fotografias do sol através de painéis de janela de veículo não de acordo com a invenção (Fig. 3a-c) e um painel de janela de veículo de acordo com a invenção (Fig. 3d);
[0023] Fig. 4 é uma representação esquemática da microestrutura de uma camada PDLC em seção transversal;
[0024] Fig. 5 é uma representação esquemática da microestrutura de uma outra camada PDLC em seção transversal;
[0025] Fig. 6a-b é uma representação esquemática do efeito corona e do efeito arco-íris.
[0026] Os painéis de janela de veículo de acordo com a invenção ou a camada PDLC ou camada SPD podem ser reversivelmente comutados entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco, em outras palavras, a dispersão de luz do painel pode ser variavelmente ajustada. Para este propósito, o painel de janela de veículo é conectado, por meio das camadas eletricamente condutoras, a uma fonte de tensão que pode ser ligada e desligada.
[0027] No estado túrbido ou opaco, a transmitância luminosa é reduzida de maneira tal que o painel de janela de veículo fique opaco, isto é, não
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6/21 transparente, ou turvo, isto é, menos transparente.
[0028] Quando um campo elétrico é aplicado ligando a fonte de tensão, as gotículas de cristal líquido da camada PDLC ou as gotículas em suspensão da camada SPD se alinham e a camada PDLC ou camada SPD fica transparente. Quando a fonte de tensão é desligada de maneira tal que nenhum campo elétrico esteja presente, as gotículas de cristal líquido da camada PDLC ou as gotículas em suspensão não são homogeneamente alinhadas, a luz fica dispersa, e a camada PDLC ou camada SPD é túrbida ou opaca. O processo é reversível. O princípio é adicionalmente explicado a seguir com referência à Fig. 2a-b.
[0029] Painéis de janela que têm uma camada PDLC (PDLC = cristal líquido disperso em polímero) ou uma camada SPD (SPD = dispositivo de partículas suspensas) e podem ser reversivelmente comutados entre um estado transparente e um estado túrbido ou opaco são conhecidos.
[0030] O efeito corona supradescrito com camadas PDLC e SPD quando se vê uma fonte de luz tal como o sol através do painel é criado por uma dispersão da luz nas gotículas de cristal líquido ou gotículas em suspensão no painel de janela. A Fig. 6 apresenta o efeito esquematicamente. Um efeito similar é também conhecido em meteorologia quando luz do sol ou luz da lua é dispersa por gotículas de água nas nuvens.
[0031] O painel de janela de veículo de acordo com a invenção tem uma camada PDLC ou uma camada SPD. A camada PDLC inclui ou é uma matriz de polímero na qual gotículas de cristal líquido são embutidas, em que as gotículas de cristal líquido têm um tamanho médio de mais que 2 pm, com o desvio padrão relativo do tamanho médio preferivelmente chegando a mais que 30%. As gotículas de cristal líquido são gotículas de líquido de um ou uma pluralidade de compostos de cristal líquido. A camada SPD inclui ou é uma matriz de polímero na qual gotículas em suspensão na qual partículas polarizantes de luz são suspensas são embutidas, em que as gotículas em suspensão têm um tamanho médio de mais que 2 pm, com o desvio padrão
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7/21 relativo do tamanho médio preferivelmente chegando a mais que 30%. As gotículas em suspensão são gotículas de um líquido em suspensão no qual partículas polarizantes de luz são suspensas.
[0032] O tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão pode ser, por exemplo, de até 30 pm, mas é preferivelmente não mais que 12 pm. Em uma modalidade preferida, o tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão é 3 a 10 pm, mais preferivelmente 4 a 8 pm. Isto é vantajoso em termos de um corona ainda mais reduzido. O desvio padrão relativo do tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão é preferivelmente mais que 30% e/ou não mais que 80%.
[0033] O tamanho médio se refere aqui à média aritmética. O desvio padrão relativo como uma medida da distribuição de tamanho de gotícula é aqui, como usual, o quociente do desvio padrão da média aritmética e da média aritmética expresso como uma porcentagem. O desvio padrão relativo é também referido como o coeficiente de variação.
[0034] O tamanho médio e o desvio padrão das gotículas de cristal líquido na camada PDLC ou das gotículas em suspensão na camada SPD são, aqui, o tamanho médio e desvio padrão que é determinado medindo os diâmetros de pelo menos 50 gotículas de cristal líquido ou gotículas em suspensão em uma imagem de microscópio eletrônico de varredura (SEM) de uma seção transversal da camada PDLC ou da camada SPD e calculando a média aritmética dos diâmetros medidos na imagem e o desvio padrão. Quando as gotículas na imagem não são esféricas, o diâmetro do eixo geométrico principal (maior diâmetro) é selecionado. Deve-se notar que as gotículas de cristal líquido ou gotículas em suspensão são líquidos mesogênicos que que vazam da matriz polimérica mediante criação das seções transversais da camada PDLC ou da camada SPD de maneira tal que, de fato, as cavidades que permanecem na matriz de polímero, que correspondem em formato e tamanho às gotículas vazadas, são medidas.
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8/21 [0035] As gotículas de cristal líquido da camada PDLC podem conter um ou uma pluralidade de compostos de cristal líquido. Cristais líquidos comuns podem ser usados. Existem diversos diferentes sistemas que são comercialmente disponíveis. Exemplos de cristais líquidos adequados são descrito, por exemplo, em EP 0 564 869 A1 e EP 0 598 086 A1. Também adequado é, por exemplo, o produto comercializado pela empresa Merck com o nome MDA-00-3506, que contém uma mistura de 4-((4-etil-2,6-difluorfenil)etinil)-4'-propilbifenila e 2-fluor-4,4'-bis-(trans-4-propilcicloexil)-bifenila. Em uma modalidade preferida, as gotículas de cristal líquido são nemáticas à temperatura ambiente (23°C). Opcionalmente, elas também tem anisotropia dielétrica positiva.
[0036] Em uma modalidade preferida, a proporção de gotículas de cristal líquido na camada PDLC é, com base na massa total de gotículas de cristal líquido e polímero da matriz de polímero, 40-70 % em peso, mais preferivelmente 50-70 % em peso. Além das gotículas de cristal líquido e da matriz de polímero, a camada PDLC pode conter outros componentes, por exemplo, espaçadores feitos de um material não condutor feito de vidro ou plástico. Os espaçadores são preferivelmente transparentes.
[0037] As gotículas em suspensão da camada SPD compreendem gotículas de uma suspensão de líquido na qual partículas polarizantes de luz são suspensas. Tais sistemas são descritos, por exemplo, em EP 0551138 A1.
[0038] A informação seguinte a respeito da matriz de polímero se aplica tanto para a matriz de polímero da camada PDLC quanto para a matriz de polímero da camada SPD, a menos que de outra forma indicado. A matriz de polímero é preferivelmente transparente. A matriz de polímero é preferivelmente obtida por polimerização térmica ou fotopolimerização. A matriz de polímero pode, por exemplo, ser formada de um polímero de um ou uma pluralidade de monômeros de vinila ou (met)acrilato e possivelmente oligômeros de vinila ou (met)acrilato, uma resina de epóxi, ou uma resina de uretano. A matriz de polímero é preferivelmente uma matriz de polímero de
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9/21 (met)acrilato. (Met)acrilato significa acrilato e/ou metacrilato. Exemplos de monômeros de vinila ou (met)acrilato e oligômeros dos mesmos são mono(met)acrilato, di(met)acrilato, acrilamidas N-substituído, Nvinilpirrolidonas, estireno e seus derivados, cloreto de vinila, poliester(met)acrilato, epóxi(met)acrilato, poliuretano(met)acrilato, e polieter(met)acrilato.
[0039] Preferivelmente, a matriz de polímero é o polímero de pelo menos um composto de vinila monofuncional, preferivelmente de um monômero de acrilato ou de um monômero de metacrilato, pelo menos um composto de vinila difuncional, preferivelmente de um monômero de diacrilato ou de urn monômero de dimetacrilato, e, opcionalmente, pelo menos um oligômero de vinila mono, di, ou polifuncional, preferivelmente de um oligômero de acrilato ou de um oligômero de metacrilato.
[0040] Uma mistura de monômero adequada para produzir a matriz de polímero inclui, por exemplo, 30-95 % em peso de pelo menos um monômero de (met)acrilato monofuncional, 1-60 % em peso de pelo menos um monômero de (met)acrilato difuncional, e 1-50 % em peso de pelo menos um oligômero (met)acrilato mono, di, ou polifuncional, com base no peso total dos monômeros e oligômeros.
[0041] Várias técnicas foram desenvolvidas para obter uma camada PDLC com uma matriz de polímero com gotículas de cristal líquido embutidas na mesma, que são usadas dependendo dos materiais usados. Essas técnicas incluem separação de fases termicamente induzida (TIPS), separação de fases induzida por solvente (SIPS), e separação de fases induzida por polimerização (PIPS). Em PIPS, a polimerização pode ser induzida termicamente ou fotoquimicamente, por exemplo, por radiação UV. PIPS é geralmente a técnica preferida.
[0042] Quando um precursor de polímero tais como os monômeros oligômeros mencionados, ou resinas supramencionadas é miscível com um composto de cristal líquido, separação de fases induzida por polimerização
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10/21 (PIPS) pode ser usada. Após mistura homogênea de cristais líquidos e material precursor de polímero, a polimerização é iniciada para induzir separação de fases. Durante polimerização, a solubilidade dos cristais líquidos na rede de polímero em crescimento diminui até que as gotículas de cristal líquido em crescimento se formem na matriz que está formando e o polímero começa gelificar. O tamanho, distribuição de tamanho, e a morfologia de gotícula das gotículas são determinadas durante o tempo entre a formação da gotícula e a gelificação do polímero. Fatores importantes são a taxa de polimerização, as concentrações relativas de materiais, a temperatura, o tipo de cristal líquido e polímeros usados, e vários outros parâmetros físicos, tais como viscosidade, solubilidade do cristal líquido no polímero.
[0043] Separação de fases termicamente induzida (TIPS) pode ser usada para materiais de cristal líquido e materiais termoplásticos que são capazes de formar uma solução homogênea acima da temperatura de fusão do polímero. A solução homogênea do cristal líquido no termoplástico fundido é resfriada abaixo do ponto de fusão do material termoplástico, causando separação de fases do cristal líquido. O tamanho e distribuição de gotícula do cristal líquido podem ser estabelecidos, por exemplo, pela velocidade de resfriamento e parâmetros de material.
[0044] Em separação de fases induzida por solvente (SIPS), cristal líquido e um material termoplástico são dissolvidos em um solvente. A evaporação subsequente do solvente resulta em separação de fases do cristal líquido, formação e crescimento de gotícula, e gelificação de polímero.
[0045] A camada PDLC pode ter, por exemplo, uma espessura de 5 a 40 pm, preferivelmente de 10 a 25 pm. A camada SPD pode ter, por exemplo, uma espessura de 50 a 150 pm, preferivelmente de 80 a 110 pm.
[0046] A informação seguinte a respeito da camada eletricamente condutora se aplica tanto a camadas eletricamente condutoras que são arranjadas em ambos os lados da camada PDLC quanto às que são arranjadas em ambos os lados da camada SPD, a menos que de outra forma indicado. As camadas
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11/21 eletricamente condutoras são preferivelmente transparentes. As camadas eletricamente condutoras formam eletrodos que ficam em contato com a camada PDLC ou a camada SPD e, no painel de acordo com a invenção, são configuradas de maneira tal que elas possam ser conectadas a uma fonte de tensão.
[0047] A camada eletricamente condutora pode conter óxidos condutores transparentes (TCOs), isto é, materiais que são tanto altamente condutores quanto transparentes à luz visível. Exemplos são óxido de índio dopado com estanho (ITO), óxido de estanho dopado com antimônio ou dopado com flúor (SnO2:F), ou óxido de zinco dopado com alumínio (ZnO: Al), com ITO sendo preferido. Uma camada eletricamente condutora a base de ITO pode, por exemplo, ter uma resistência superficial de 50 a 200 ohms por quadrado.
[0048] A espessura das camadas eletricamente condutoras com base nesses óxidos condutores transparentes (TCOs) é preferivelmente na faixa de 50 a 100 nm. Técnicas de revestimento conhecidas são, por exemplo, pulverização catódica intensificada com magnetron, evaporação, métodos solgel, ou deposição química de vapor (CVD).
[0049] A camada eletricamente condutora pode também ser uma camada metálica, preferivelmente uma camada fina ou uma pilha de camadas finas. Metais adequados são, por exemplo, Ag, Al, Pd, Cu, Pd, Pt, In, Mo, Au. Esses revestimentos metálicos são referidos como TCC (revestimento condutor transparente). Espessuras típicas das camadas individuais são na faixa de 2 a 50 nm.
[0050] Uma ampla variedade de camadas PDLC e camadas SPD, cada uma das quais tem camadas eletricamente condutoras no topo e base, são comercialmente disponíveis. Normalmente, as duas camadas eletricamente condutoras da camada PDLC e da camada SPD são aplicadas em um substrato feito de películas de polímero. As películas de polímero podem ser, por exemplo, películas de poliéster, preferivelmente películas de poli(tereftalato de etileno) (PET). Um composite como esse pode ser usado para incorporação no
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12/21 painel de janela de veículo de acordo com a invenção.
[0051] O painel de janela de veículo de acordo com a invenção é um painel de vidro compósito no qual a camada PDLC ou a camada SPD é incluída como uma camada funcional. Além do mais, o painel de janela de veículo inclui um primeiro e um segundo painéis de vidro laminado por um ou uma pluralidade de películas de polímero em ambos os lados da camada funcional para formar um compósito sólido.
[0052] O primeiro painel de vidro e o segundo painel de vidro podem ser feitos do mesmo material ou de um material diferente. Os painéis podem ser feitos de vidro inorgânico e/ou vidro orgânico (polímeros). Em uma modalidade preferida, o primeiro painel de vidro e/ou o segundo painel de vidro contém vidro e/ou polímeros, preferivelmente vidro plano, vidro de quartzo, vidro de borossilicato, vidro sodocáustico, vidro de aluminossilicato, policarbonato e/ou polimetacrilato.
[0053] O primeiro painel de vidro e o segundo painel de vidro podem ter a mesma espessura ou espessuras diferentes. Preferivelmente, o primeiro painel de vidro e o segundo painel de vidro têm, independentemente um do outro, uma espessura na faixa de 0,4 a 4,0 mm, por exemplo, 0,4 a 3,85 mm, mais preferivelmente 1,6 a 2,5 mm. Por questões mecânicas, o painel externo é preferivelmente mais espesso ou da mesma espessura do painel interno. O painel interno é o painel de vidro que fica voltado para o interior do veículo quando instalado no veículo, ao passo que o painel externo fica voltado para fora.
[0054] Em cada caso, uma ou uma pluralidade de camadas de polímero é situada entre o primeiro painel de vidro e a camada PDLC ou camada SPD e entre o segundo painel de vidro e a camada PDLC ou camada SPD. As indicações seguintes se referem, independentemente uma da outra, a todas essas ou uma pluralidade de camadas de polímero, a menos que de outra forma indicado. Normalmente, películas de polímero comercialmente disponíveis apropriadas são usadas como o material de partida para a
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13/21 formação das camadas de polímero. Preferivelmente, pelo menos uma ou uma pluralidade de camadas de polímero contém um polímero termoplástico. Uma ou uma pluralidade de camadas de polímero são preferivelmente transparentes, incolores, ou pintadas.
[0055] A uma ou uma pluralidade de camadas de polímero pode incluir uma camada de laminação, por exemplo, polivinil butiral, vinil acetato de etileno, poliuretano, polipropileno, poliacrilato, polietileno, policarbonato, poli(metacrilato de metila), poli(cloreto de vinila), resina de poliacetato, resina de fundição, acrilato, etileno-propileno fluorado, poli(fluoreto de vinila) e/ou etileno-tetrafluoretileno e/ou uma mistura e/ou copolímeros dos mesmos.
[0056] Preferivelmente, pelo menos um ou uma pluralidade de camadas de polímero inclui como uma camada de laminação polivinil butiral (PVB), vinil acetato de etileno, poliuretano, e/ou misturas dos mesmos e/ou copolímeros dos mesmos, polivinil butiral sendo preferido.
[0057] A uma ou uma pluralidade de camadas de polímero podem opcionalmente incluir, além das camadas de laminação de polímero supramencionadas, camadas de polímero adicionais com outras funções, por exemplo, como uma camada protetora para a camada PDLC ou camada SPD com as camadas eletricamente condutoras arranjadas acima e abaixo. A camada protetora pode, por exemplo, ser uma camada de poliéster, preferivelmente uma camada de poli(tereftalato de etileno) (PET). Outros exemplos de camadas de polímero para funções específicas são películas de PVB pintadas, películas acústicas, e películas PET refletoras de IR ou as camadas feitas das mesmas. Se outras camadas de polímero forem incluídas além da(s) camada(s) de laminação, as camadas de polímero arranjadas mais próximas ao primeiro e segundo painéis de vidro são geralmente camadas de laminação poliméricas.
[0058] Uma ou uma pluralidade de camadas de polímero têm, por exemplo, em cada caso, uma espessura de 0,04 a 1,5 mm, preferivelmente 0,1 a 1,5 mm, mais preferivelmente de 0,3 a 0,9 mm, tipicamente 0,38 mm, 0,76 mm, ou
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0,85 mm. As espessuras das camadas podem variar dependendo do uso pretendido. Por exemplo, em algumas modalidades, camadas PET com uma espessura de 0,05 mm e/ou películas acústicas com uma espessura de 0,85 mm são usadas. As camadas de polímero usadas como uma camada de laminação preferivelmente têm uma espessura de 0,1 a 1,5 mm, mais preferivelmente de 0,3 a 0,9 mm.
[0059] Em uma modalidade preferida, o painel de janela de veículo compreende, nesta sequência, o primeiro painel de vidro, pelo menos uma camada de laminação como uma primeira camada de polímero, por exemplo, uma camada PVB, pelo menos uma camada protetora como uma segunda camada de polímero, a camada PDLC com as duas camadas eletricamente condutoras no topo e base ou a camada SPD com as duas camadas eletricamente condutoras no topo e base, pelo menos uma camada protetora como uma segunda camada de polímero, pelo menos uma camada de laminação como uma primeira camada de polímero, por exemplo, uma camada PVB, e o segundo painel de vidro.
[0060] Em uma modalidade, o painel de janela de veículo pode ser pintado e/ou pode incluir pelo menos um vidro revestido como um primeiro e/ou segundo painel de vidro. Dessa forma, as propriedades ópticas do painel de janela de veículo podem ser modificada. Um painel de janela de veículo pintado pode ser obtido usando painéis de vidro pintados e/ou camadas de polímero pintadas. No painel de janela de veículo de acordo com a invenção, pelo menos um painel de vidro selecionado do primeiro e do segundo painéis de vidro é então um painel de vidro pintado e/ou pelo menos uma camada de polímero selecionada de uma ou da pluralidade de camadas de polímero entre o primeiro painel de vidro e a camada PDLC ou a camada SPD e uma ou a pluralidade de camadas de polímero entre o segundo painel de vidro e a camada PDLC ou a camada SPD é uma camada de polímero pintada. Por exemplo, para camadas de polímero pintadas, películas PVB pintadas e/ou películas PET refletoras de IR podem ser usadas. Um exemplo de um vidro revestido é vidro baixo-E (vidro
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15/21 de baixa emissividade) ou vidro com um revestimento refletor de IR. Vidros baixo-E são comercialmente disponíveis e são revestidos com uma ou uma pluralidade de camadas metálicas. O revestimento metálico é muito fino, por exemplo, tem uma espessura de aproximadamente 100 nm. Com o uso de um painel de vidro revestido como um primeiro e/ou segundo painel de vidro, o revestimento é preferivelmente situado no lado interno do painel de vidro em relação ao painel de janela de veículo.
[0061] Certamente, com um painel de janela de veículo pintado, o painel é pintado no estado transparente da camada PDLC ou a camada SPD.
[0062] Em uma modalidade preferida, a camada PDLC ou a camada SPD é vedada lateralmente com um composto de vedação e/ou uma tira termoplástica adesiva. É vantajoso que o composto de vedação e/ou a tira termoplástica adesiva proteja a camada PDLC ou a camada SPD contra corrosão. Entendese que lateralmente se refere às superfícies laterais da camada PDLC ou SPD, ao contrário de topo e base da camada PDLC ou SPD.
[0063] O composto de vedação adesiva pode, por exemplo, ser um composto de vedação adesiva de polivinil butiral (PVB) e/ou pode ser elaborado na forma de um moldura de pintura. Na técnica de moldura de pintura, a camada PDLC ou a camada SPD não vão por completo até a borda do painel de janela de veículo, em outras palavras, em termos de área, é menor que o primeiro e segundo painéis de vidro e as camadas de polímero. A borda restante é vedada circunferencialmente pelo composto de vedação adesiva, que tema mesma espessura da camada PDLC ou da camada SPD e, dessa forma, também funciona como um espaçador. Desta maneira, a camada PDLC ou a camada SPD é lateralmente enquadrada pelo composto de vedação adesiva.
[0064] A tira termoplástica é uma fita sem adesivo que é afixada circunferencialmente nas superfícies laterais da camada PDLC ou da camada SPD no formato de um U de maneira tal que as pernas do U fiquem no topo e base da camada PDLC ou da camada SPD.
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16/21 [0065] O painel de janela de veículo de acordo com a invenção é adequado para todos os veículos, por exemplo, veículos motorizados, trens, embarcações aquáticas, ou aeronaves, com veículos motorizados particularmente preferidos. Exemplos de veículos motorizados adequados são ônibus, tratores, caminhões e carros de passageiros, com carros de passageiros particularmente preferidos.
[0066] A invenção também diz respeito a um veículo, incluindo pelo menos um painel de janela de veículo de acordo com a invenção, o veículo preferivelmente sendo um veículo motorizado. Veículos adequados e preferidos são mencionados acima.
[0067] A invenção diz respeito adicionalmente ao uso de um painel de acordo com a invenção como um painel de janela de veículo, preferivelmente em um teto solar, como um teto de vidro, como uma janela traseira, como uma borda de teto no B campo de um para-brisa, ou como uma janela lateral dianteira ou traseira, preferivelmente em um veículo motorizado. Mesmo o uso como um painel dianteiro é concebível.
[0068] O painel de janela de veículo de acordo com a invenção é adequado para reduzir o efeito corona e, possivelmente, o efeito arco-íris no estado transparente do painel de janela de veículo, que pode resultar quando um observador olha através do painel no direção de uma fonte de luz tal como o sol.
[0069] A invenção é adicionalmente explicada a seguir usando modalidades exemplares não limitantes com referência aos desenhos anexos. A Fig. 1 e Fig. 2a-b são desenhos esquemáticos, que também se aplicam a representação das gotículas de cristal líquido; tamanho e distribuição de tamanho das gotículas não são representados.
[0070] A Fig. 1 representa esquematicamente um painel de janela de veículo de acordo com a invenção com um primeiro painel de vidro 1, uma ou uma pluralidade de camadas de polímero 2, e duas camadas eletricamente condutoras 3 e 5 que são arranjadas em ambos os lados da camada PDLC 4.
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A camada PDLC 4 compreende uma matriz de polímero 9 na qual gotículas de cristal líquido 8 são embutidas. Um ou uma pluralidade de camadas de polímero 6 são arranjadas entre a camada eletricamente condutora 5 e o segundo painel de vidro 7. Na modalidade de acordo com a invenção, as gotículas de cristal líquido 8 da camada PDLC 4 têm um tamanho médio de mais que 2 pm, preferivelmente com um desvio padrão relativo de mais que 30%. Uma ou uma pluralidade de camadas de polímero 2 e 6 podem consistir em cada caso de pelo menos uma película PVB como uma camada de laminação que fica voltada para o primeiro ou segundo painel de vidro 1, 7, e pelo menos uma película de poliéster como uma camada protetora que fica voltada para a respectiva camada eletricamente condutora 3, 5. Em particular, camadas funcionais adicionais, por exemplo, camadas refletoras de IR, podem ser situadas no lado interno da primeira camada de vidro 1 e nas camadas de polímero 2. As camadas eletricamente condutoras 3, 5 podem ser revestimentos ITO transparentes. Um painel de janela de veículo de acordo com a invenção com uma camada SPD tem a mesma estrutura básica, exceto que a camada PDLC 4 inclui uma camada SPD com gotículas em suspensão embutidas na matriz de polímero, na qual partículas polarizantes de luz são suspensas.
[0071] As Fig. 2a e 2b representam o modo de operação da técnica PDLC em um painel de janela de veículo de acordo com a Fig. 1. O painel é conectado, por meio das duas camadas eletricamente condutoras 3 e 5, a uma fonte de tensão V. Por meio de uma chave S/S', o circuito pode ser fechado (modo ON, S') e aberto (modo OFF, S). No modo ON, um campo elétrico é aplicado, os cristais líquidos 8 são alinhados de uma maneira ordenada e luz incidente 10 é fracamente dispersa, resultando em uma camada PDLC transparente e um painel transparente (Fig. 2b). Quando a corrente elétrica é desligada, os cristais líquidos 8 são aleatoriamente orientados de maneira tal que luz incidente 10 seja dispersa 10' e a camada PDLC e o painel fiquem opacos ou não transparentes (Fig. 2a). A técnica é basicamente a mesma com
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18/21 as camadas SPD, em que, aí, as gotículas em suspensão são orientadas uniformemente ou arbitrariamente.
[0072] As Fig. 1, 2a e 2b são também meramente esquemáticas em termos da refração de luz mostrada. A teoria concernente à refração diferente da luz é como se segue: as gotículas de cristal líquido ou as gotículas em suspensão são caracterizadas por dois diferentes índices de refração ne (no modo ON, S') e ri (no modo OFF, S). Luz é retratada quando o índice de refração da matriz de polímero circundante np difere do índice de refração da gotícula de cristal líquido ou da gotícula em suspensão no modo OFF ri. Luz não é retratada quando os índices de refração ne e np se correspondem. No modo OFF, as gotículas são arranjadas aleatoriamente, o índice de refração ri difere do índice de refração np, a luz é dispersa, e o painel parece túrbido ou opaco. As moléculas de cristal líquido se conformam à borda das gotículas de cristal líquido. No modo ON, as gotículas se orientam uniformemente ao longo da direção do campo aplicado, com o índice de refração ne sendo selecionado de maneira tal que ele corresponda aproximadamente ao índice refrativo np, assegurando alta transmitância da luz e dessa forma transmitância.
[0073] As Fig. 6a-b ilustram uma representação esquemática de um corona Y com arco-íris, isto é, o efeito corona e arco-íris, e sua formação. O efeito de luz do sol 11 através de um painel de janela de veículo com uma camada PDLC 12 é representado. A luz é dispersa no painel de janela de veículo de maneira tal que o observador perceba não apenas o sol na região direta X, mas também um corona Y incluindo a região do arco-íris colorida Z.
Exemplos [0074] Quatro películas PDLC A, B, C e D foram usadas para a produção de painéis de janela de veículo. Os painéis de janela de veículo produzidos foram então investigados com relação ao efeito corona.
[0075] A tabela seguinte mostra valores para tamanho médio das gotículas de cristal líquido, desvio padrão, desvio padrão relativo (desvio padrão /tamanho médio em porcentagem), e tamanho de gotícula máximo das
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19/21 películas PDLC A, B, C e D, que foram determinados em imagens REM como anteriormente descrito. A Fig. 4 representa esquematicamente (fora de escala) a microestrutura da camada PDLC 4, contendo as gotículas de cristal líquido 8 e matriz de polímero 9, da película PDLC A. A Fig. 5 representa esquematicamente (fora de escala) a microestrutura da camada PDLC 4, contendo gotículas de cristal líquido 8 e matriz de polímero 9, da película PDLC D.
Tabela
película PDLC A B C D
Tamanho médio de gotículas de cristal líquido [um] 1,30 1,92 1,93 5,38
Desvio padrão [pm] 0,24 0,41 0,59 1,97
Desvio padrão relativo [%] 18 21 31 37
Tamanho de gotícula máximo [pm] 1,89 3,03 3,60 13,26
[0076] Painéis de janela de veículo foram produzidos com as películas PDLC A, B, C e D. Para isto, conjuntos foram formados que consistiram de, nesta sequência, um primeiro painel de vidro, uma película PVB, a película PDLC, uma película PVB, e um segundo painel de vidro. Esses conjuntos foram laminados convencionalmente a elevada temperatura e elevada pressão para formar um vidro compósito. Os painéis de janela de veículo com as películas PDLC A, B, C são painéis de referência. O painel de janela de veículo com a película PDLC D é de acordo com a invenção.
[0077] Os painéis de janela de veículo foram examinados quanto ao efeito corona. Para isto, os painéis de janela de veículo foram conectados, por meio das camadas eletricamente condutoras (eletrodos), a uma fonte de tensão. Todos os painéis de janela de veículo apresentaram boas propriedades eletroópticas com opacidade satisfatória no modo OFF (fonte de tensão desligada) e transparência no modo ON (fonte de tensão ligada), com a tensão exigida para o estado transparente relativamente baixa.
[0078] Para investigar o efeito corona, uma forte fonte de luz foi posicionada em um lado do painel de janela de veículo no estado transparente. Do outro
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20/21 lado do painel, uma fotografia da fonte de luz foi então feita através do painel. As fotografias são reproduzidas na Fig. 3a-d.
[0079] A Fig. 3a mostra a fotografia para o painel de janela de veículo com a película PDLC A. A fotografia mostra um anel claramente azul muito amplo em torno da fonte de luz.
[0080] A Fig. 3b mostra a fotografia para o painel de janela de veículo com a película PDLC Β. A fotografia mostra um anel azul amplo em torno da fonte de luz. Na borda do anel, o cor desvanece e muda para marrom avermelhado (efeito arco-íris).
[0081] A Fig. 3c mostra a fotografia para o painel de janela de veículo com a película PDLC C. A fotografia mostra um anel azulado amplo em torno da fonte de luz. Comparada à fotografia da Fig. 3b, a largura do corona é aproximadamente equiparável; entretanto, as cores são menos intensas.
[0082] A Fig. 3d mostra a fotografia para o painel de janela de veículo de acordo com a invenção com a película PDLC D. A fotografia mostra um pequeno anel branco em torno da fonte de luz. Comparada às fotografias da Fig. 3a-c, na Fig. 3d, a largura do corona é significativamente menor. Além disso, o contraste entre as cores é fracamente existe, ou virtualmente inexistente, resultando em um anel branco.
[0083] No geral, deve-se notar que, com o painel de janela de veículo de acordo com a invenção, o efeito corona e, adicionalmente, o efeito arco-íris são significativamente menos pronunciados comparados aos painéis de referência. Isto melhora a qualidade óptica do painel.
Lista de Caracteres de Referência primeiro painel de vidro uma ou uma pluralidade de camadas de polímero camada eletricamente condutora camada PDLC ou camada SPD camada eletricamente condutora uma ou uma pluralidade de camadas de polímero
Petição 870190097015, de 27/09/2019, pág. 30/40
21/21 segundo painel de vidro gotículas de cristal líquido matriz de polímero luz incidente luz dispersa luz do sol painel de janela de veículo com camada PDLC chave (circuito aberto) chave (circuito fechado) região direta corona região de arco-íris fonte de tensão

Claims (15)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Painel de janela de veículo, compreendendo, nesta sequência:
    a. um primeiro painel de vidro (1),
    b. uma ou uma pluralidade de camadas de polímero (2),
    c. uma camada PDLC (4), compreendendo uma matriz de polímero (9) na qual gotículas de cristal líquido (8) são embutidas, em que uma camada eletricamente condutora (3, 5) é arranjada em cada caso em ambos os lados da camada PDLC, ou uma camada SPD, compreendendo uma matriz de polímero na qual gotículas em suspensão são embutidas, na qual partículas polarizantes de luz são suspensas, em que uma camada eletricamente condutora é arranjada em cada caso em ambos os lados da camada SPD,
    d. uma ou uma pluralidade de camadas de polímero (6), e
    e. um segundo painel de vidro (7), caracterizado pelo fato de que, no caso da camada PDLC, as gotículas de cristal líquido ou, no caso da camada SPD, as gotículas em suspensão, têm um tamanho médio, determinado como indicado na especificação, de mais que 2 pm.
  2. 2. Painel de janela de veículo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desvio padrão relativo do tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão é mais que 30%.
  3. 3. Painel de janela de veículo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão não é mais que 12 pm, em que o tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão é preferivelmente 3 a 10 pm.
  4. 4. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o desvio padrão relativo do tamanho médio das gotículas de cristal líquido ou das gotículas em suspensão não é mais que 80%.
    Petição 870190097015, de 27/09/2019, pág. 32/40
    2/3
  5. 5. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as gotículas de cristal líquido são nemática à temperatura ambiente e têm anisotropia dielétrica positiva.
  6. 6. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a proporçãode gotículas de cristal líquido na camada PDLC, com base na massa totalde gotículas de cristal líquido e polímero da matriz de polímero, é 40-70 %em peso.
  7. 7. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a matriz de polímero é formada de um polímero de um ou uma pluralidade de monômeros de vinila ou (met)acrilato e, opcionalmente, oligômeros de vinila ou (met)acrilato, uma resina de epóxi, ou uma resina de uretano.
  8. 8. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a matriz de polímero é formada de pelo menos um composto de vinila monofuncional, preferivelmente um monômero de (met)acrilato, pelo menos um composto de vinila difuncional, preferivelmente um monômero de di(met)acrilato, e, opcionalmente, pelo menos um oligômero de vinila mono, di, ou polifuncional, preferivelmente um oligômero de (met)acrilato.
  9. 9. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma ou uma pluralidade de camadas de polímero (2, 6) contém polivinil butiral, vinil acetato de etileno, poliuretano, e/ou misturas dos mesmos e/ou copolímeros dos mesmos, sendo polivinil butiral preferido.
  10. 10. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o painel de janela de veículo compreende, nesta sequência, o primeiro painel de vidro (1), pelo menos uma camada de laminação como uma primeira camada de polímero (2),
    Petição 870190097015, de 27/09/2019, pág. 33/40
    3/3 pelo menos uma camada protetora como uma segunda camada de polímero (2), a camada PDLC (4) com as duas camadas eletricamente condutoras (3, 5) ou a camada SPD com as duas camadas eletricamente condutoras, pelo menos uma camada protetora como uma segunda camada de polímero (6), pelo menos uma camada de laminação como uma primeira camada de polímero (6), e o segundo painel de vidro (7).
  11. 11. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada PDLC ou a camada SPD é lateralmente vedada com um composto de vedação adesiva e/ou uma tira termoplástica.
  12. 12. Painel de janela de veículo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o painel de janela de veículo é um painel de janela de veículo motorizado.
  13. 13. Veículo, incluindo pelo menos um painel de janela de veículo tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o veículo é preferivelmente um veículo motorizado.
  14. 14. Uso de um painel tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que é como um painel de janela de veículo, preferivelmente em um teto solar, como um teto de vidro, como uma janela traseira, como uma borda de teto no campo B de um parabrisa, ou como uma janela lateral traseira ou dianteira, preferivelmente em um veículo motorizado.
  15. 15. Uso de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que é para reduzir o efeito corona e, possivelmente, para reduzir o efeito arco-íris no estado transparente do painel.
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