BR112021009533A2 - vidraça laminada que compreende um substrato transparente com uma camada de aquecimento tendo linhas de fluxo que, em conjunto, são de largura variável - Google Patents

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Abstract

VIDRAÇA LAMINADA QUE COMPREENDE UM SUBSTRATO TRANSPARENTE COM UMA CAMADA DE AQUECIMENTO TENDO LINHAS DE FLUXO QUE, EM CONJUNTO, SÃO DE LARGURA VARIÁVEL. A invenção se refere a: - uma vidraça laminada formada por vários substratos transparentes rígidos unidos de forma adesiva em pares por uma camada adesiva intermediária, pelo menos um desses substratos transparentes sendo revestido com uma camada eletricamente condutora (2), uma zona (1) deste substrato transparente exibindo quatro bordas opostas em pares (3, 5), (4, 6), um primeiro e um segundo barramento (7, 8) sendo posicionados ao longo de duas bordas opostas (3, 5), a camada eletricamente condutora (2) exibindo linhas de fluxo (9 ; 91; 92; 93) para guiar a corrente elétrica entre os barramentos (7, 8), sendo o conjunto de linhas de fluxo (9; 91; 92; 93) de largura variável. - o seu processo de fabricação, a sua aplicação, em particular a aplicação aeronáutica.

Description

“VIDRAÇA LAMINADA QUE COMPREENDE UM SUBSTRATO TRANSPARENTE COM UMA CAMADA DE AQUECIMENTO TENDO LINHAS DE FLUXO QUE, EM CONJUNTO, SÃO DE LARGURA VARIÁVEL”
[0001] Vidraças para veículos de transporte (aviões, trens, helicópteros, barcos, carros e semelhantes) e, em alguns casos, vidraças para edifícios podem ser equipadas com funções de aquecimento incorporadas nas vidraças a fim de prevenir/eliminar, conforme o caso, a formação de nevoeiro na face interior ou de geada na face exterior.
[0002] O aquecimento é caracterizado pela sua potência específica (W/m²), que se adequa à necessidade específica de cada aplicação.
[0003] O sistema de aquecimento é formado, por exemplo, por fios serigrafados no envidraçamento monolítico ou embutidos em uma camada adesiva intermediária da vidraça laminada, ou por camadas condutoras transparentes (óxidos dopados: óxido de índio dopado com estanho - "Óxido de Índio e Estanho" : ITO-, AZO (óxido de alumínio e zinco), SnO2: F, ou metais, como prata, ou opcionalmente em multicamadas idênticas ou diferentes), possibilitando o aquecimento pelo efeito Joule. Em ambos os casos, o sistema de aquecimento é alimentado por eletrodos com uma tensão disponível no veículo ou no edifício.
[0004] Os vidros com camada de aquecimento são obtidos quer cortando e, opcionalmente, dando forma a um vidro já exibindo uma camada, quer por deposição da camada a posteriori (após o corte) sobre um vidro moldado. O termo "vidro" é aqui entendido preferencialmente como significando qualquer vidro inorgânico, mas também um substrato transparente rígido feito de material polimérico, um exemplo típico do qual é o poli (metacrilato de metila) (PMMA).
[0005] Uma vez que não é possível aquecer uniformemente uma forma não retangular usando uma camada de condutividade elétrica uniforme, duas estratégias são implementadas: - gradiente de condutividade elétrica tipicamente obtido por um gradiente de espessura da camada eletricamente condutora, tal como óxido de metal condutor (tipicamente ITO); grandes variações na espessura da camada tornam possível limitar a densidade de corrente em certas partes da superfície de aquecimento; quanto mais complexa a forma, mais acentuado o gradiente de espessura e mais difícil de produzir do ponto de vista industrial; - linhas de ablação em uma camada eletricamente condutora, chamadas linhas de separação de fluxo ou mais comumente linhas de fluxo, conforme descrito na patente EP 1 897 412-B1, que orientam o fluxo de corrente elétrica; esta solução dá bons resultados em termos de uniformidade apenas se os condutores de corrente forem paralelos e de comprimentos idênticos (pequenos desvios tolerados).
[0006] Estas duas estratégias podem ser utilizadas em combinação.
[0007] Os meios implementados para depositar o gradiente de espessura da camada eletricamente condutora podem ser difíceis de controlar e a resistência elétrica geral da camada, em toda a superfície da vidraça, pode variar significativamente. Em toda a vidraça, sob uma tensão de corrente elétrica constante U entre os condutores (barramentos), a potência nominal total para uma resistência total R da camada eletricamente condutora é igual a U2/R; se esta resistência geral R for muito baixa, isso pode ser refletido por uma potência excessivamente alta (muita potência consumida pelo sistema de aquecimento) e, no caso extremo, o produto terá que ser descartado, o produto não estando mais dentro das tolerâncias exigidas.
[0008] Além disso, quando a vidraça aquecida é complexa em forma e quando as linhas de fluxo são produzidas na camada eletricamente condutora de modo a guiar a corrente elétrica e, em certa medida, tornar a densidade de potência de aquecimento local uniforme, as não uniformidades nesta densidade de potência ao longo de toda a superfície da vidraça podem, no entanto, permanecer; em particular, em ângulos agudos da superfície da vidraça, a densidade de potência de aquecimento é menor, insuficientemente alta. Localmente, entre duas linhas de fluxo, em uma intensidade de corrente elétrica constante i em toda a faixa condutiva, a potência P dissipada localmente é igual a R.i2 e a densidade de potência Ps é igual a P/S, em watt/dm2, por exemplo, S sendo a área de superfície entre duas linhas de fluxo.
[0009] A invenção, portanto, se esforça para projetar uma vidraça aquecida, cuja potência nominal não exceda um certo valor máximo, e cujas densidades de potência são tornadas uniformes em uma extensão controlada em toda a área de superfície da vidraça, e em particular o as densidades de potências mínimas das quais, em certas zonas de canto, por exemplo, são aumentadas.
[0010] Este objetivo foi alcançado pela invenção que, consequentemente, tem como assunto uma vidraça laminada formada por vários substratos transparentes rígidos colados uns aos outros por meio de uma camada adesiva intermediária, sendo pelo menos um desses substratos transparentes revestido eletricamente com um camada condutora, uma zona deste substrato transparente exibindo quatro bordas opostas em pares, um primeiro e um segundo barramento sendo posicionados ao longo de duas bordas opostas, a camada eletricamente condutora exibindo linhas de fluxo para guiar a corrente elétrica entre os barramentos, caracterizada por o conjunto das linhas de fluxo é de largura variável.
[0011] A produção de linhas de fluxo de largura variável permite controlar melhor a resistência ôhmica da camada e ajustar da melhor forma possível a energia consumida pela camada.
[0012] O uso de um laser com um scanner, por exemplo, permite variar a largura das linhas de fluxo obtidas pela ablação.
[0013] Medindo a resistência ôhmica da camada de aquecimento, quando esta é inferior ao valor nominal, torna-se possível ajustar da melhor forma possível a largura das linhas de fluxo de forma a obter uma resistência conformável próxima do valor nominal.
[0014] Nas zonas da vidraça onde a densidade de potência é muito baixa, o alargamento das linhas de fluxo diminui correspondentemente a largura das faixas eletricamente condutoras, tendo como consequência tanto aumentar sua resistência R quanto de diminuir sua área de superfície S, dupla fonte de aumento na densidade de potência R.i2/S localmente. A invenção torna possível reduzir substancialmente os pontos frios, mesmo na ausência de um gradiente de espessura da camada de aquecimento.
[0015] Várias camadas eletricamente condutoras podem coexistir em diferentes níveis de espessura da vidraça laminada.
[0016] De acordo com modalidades específicas: - a camada eletricamente condutora é baseada em óxido de metal dopado, como óxido de índio dopado com estanho (ITO) e/ou óxido de estanho dopado com SnO2 de flúor: F e/ou óxido de zinco dopado com alumínio (AZO), e/ou em um metal, tal como ouro Au e/ou prata Ag, eventualmente em forma de pilha multicamadas, em particular do tipo que compreende pelo menos uma camada de prata; - a camada eletricamente condutora tem uma espessura entre 2 e 1600 nm; - a camada eletricamente condutora apresenta um gradiente de espessura, ou seja, uma variação em sua espessura, que não é constante; - as linhas de fluxo têm uma largura entre 5 e 1000 µm; - a distância entre duas linhas de fluxo vizinhas é no mínimo igual a 8, no máximo 40 e em ordem crescente de preferência a 30, 25 e 20 mm; - a camada eletricamente condutora exibe linhas de separação de fase consistindo em linhas de ablação com uma largura entre 500 e 2000 µm; essas linhas de separação de fase delimitam três zonas de diferentes fases no uso da corrente trifásica; - os ditos substratos transparentes rígidos são feitos de vidro, tal como soda-cal, aluminossilicato ou vidro de borosilicato, se apropriado quimicamente reforçado, temperado termicamente ou semiterminado, ou de material polimérico, tal como poli (metacrilato de metila) (PMMA), policarbonato (PC), poli (tereftalato de etileno) (PET) ou poliuretano (PU); - a camada eletricamente condutora está na face orientada para o interior da vidraça laminada de pelo menos um dos dois substratos transparentes rígidos que constituem as duas superfícies externas da vidraça laminada; - a camada adesiva intermediária é escolhida de polivinilbutiral (PVB),
poliuretano (PU), poli (etileno/acetato de vinila) (EVA), ionômero, isoladamente ou como uma mistura de vários deles; uma linha de fluxo (92; 93) tem pelo menos uma largura aumentada localmente, a fim de aumentar localmente a resistência elétrica, diminuir localmente a área de superfície da zona condutora e aumentar localmente a densidade de potência de aquecimento, de modo a eliminar um ponto frio; este é o caso, em particular, em uma zona de canto de forma complexa que se desvia de um ângulo reto, em que a densidade da potência de aquecimento é insuficiente.
[0017] Outro assunto da invenção é um processo para a fabricação de uma vidraça laminada descrita acima, compreendendo a formação, sobre uma camada eletricamente condutora, de linhas de fluxo de largura variável controlada por ablação por meio de um laser pulsado combinado com um scanner a fim de mover o ponto de laser e/ou por decapagem química localizada da camada eletricamente condutora e/ou por deposição de um primeiro revestimento, tal como uma tinta, de acordo com um padrão correspondente às linhas de fluxo, deposição como segundo revestimento da camada eletricamente condutora, em seguida, eliminação, como a dissolução, do dito primeiro revestimento e da fração da camada eletricamente condutora que o cobre. O último processo é conhecido pelo termo "lift-off".
[0018] Outro assunto da invenção consiste na aplicação de uma vidraça laminada acima descrita como vidraça aquecida para um veículo blindado aéreo, terrestre, em particular ferroviário ou aquático, em particular marítimo.
[0019] De acordo com uma primeira forma deste pedido, as faces dos ditos substratos rígidos transparentes são numeradas a partir daquela em contato com a atmosfera externa, definida como face 1, e a camada eletricamente condutora reveste uma face n da vidraça laminada, com n maior que ou igual a e de preferência igual a 2, para um uso (do inglês, application) como vidraça de degelo/anti-gelo
[0020] De acordo com uma segunda forma deste pedido, as faces dos substratos transparentes rígidos sendo numeradas como acabou de ser definido, a camada eletricamente condutora reveste uma face n da vidraça laminada, com n maior ou igual a 3, de preferência a face orientada para o interior da vidraça laminada do substrato transparente rígido em contato com o volume interior do veículo, para uso como vidraça desembaciadora/antiembaçante
[0021] Os desenhos anexos ilustram a invenção:
[0022] [FIG. 1] representa um substrato transparente rígido revestido com uma camada de aquecimento anti-gelo e destinado a formar parte de uma vidraça laminada de cabine de piloto de aeronave de forma complexa; vista frontal.
[0023] [FIG. 2] é uma vista frontal diagramática parcial de uma camada de aquecimento anti-gelo, como a da [Fig. 1] compreendendo linhas de fluxo de acordo com a invenção.
[0024] Com referência à [Fig.1], um substrato transparente feito de vidro de aluminossilicato é revestido com uma camada eletricamente condutora 2 feita de óxido de índio dopado com estanho (ITO) com uma espessura substancialmente uniforme, uma zona 1 da qual exibe quatro bordas opostas em pares (3, 5), (4, 6), um primeiro e um segundo barramento 7, 8 sendo posicionados ao longo de duas bordas opostas 3, 5.
[0025] As linhas de ablação da camada eletricamente condutora 2 constituem linhas de fluxo 9 para guiar a corrente elétrica entre os barramentos 7, 8.
[0026] Se essas linhas de fluxo 9 forem de largura constante, a zona de canto arredondado na [FIG. 1] é uma zona com uma densidade de potência de aquecimento mais baixa do que aquela das zonas centrais da camada de aquecimento anti-gelo 2. Nesta zona de canto, a densidade de potência é insuficiente.
[0027] Para remediar isto, as linhas de fluxo 9 são de largura variável de acordo com a invenção, como representado na [Fig.2]. Por exemplo, a linha de fluxo 91 tem largura constante 200 µm, a linha de fluxo 92 tem largura constante 600 µm e a linha de fluxo 93 tem uma largura que varia de 200 a 600 µm. Alargando assim as linhas de fluxo 92, 93, a resistência elétrica é aumentada localmente, a área de superfície da zona condutora é reduzida e a densidade de potência de aquecimento é aumentada localmente, de modo a eliminar o ponto frio, mesmo na ausência de um gradiente de espessura da camada de aquecimento 2.
[0028] As seguintes tabelas 1, 2 e 3 dão exemplos de ganho de resistência entre condutores (barramentos) (resistência total) Ra de uma camada eletricamente condutora de ITO com espessura de 200 nm, provida de 60 linhas de fluxo equidistantes, entre condutores de 100 mm à parte, em função da largura da camada de aquecimento e da largura das linhas de fluxo.
[Tabela 1] Resistividade da camada 2,10-6 ohm.m Largura da camada 1000 mm Distância entre condutores 100 mm Largura das linhas 100 µm Número de linhas 60 Espessura da camada 200 nm Ra sem linhas 1 ohm Ra com linhas 1,01 ohm Delta R 0,60 % [Tabela 2] Resistividade da camada 2,10-6 ohm.m Largura da camada 1000 mm Distância entre condutores 100 mm Largura das linhas 600 µm Número de linhas 60 Espessura da camada 200 nm Ra sem linhas 1 ohm Ra com linhas 1,04 ohm Delta R 3,73 % [Tabela 3] Resistividade da camada 2,10-6 ohm.m Largura da camada 800 mm Distância entre condutores 100 mm Largura das linhas 600 µm Número de linhas 60 Espessura da camada 200 nm Ra sem linhas 1,25 ohm Ra com linhas 1,31 ohm Delta R 4,71 %
[0029] Ao comparar a tabela 1 e a tabela 2, para uma largura de camada de aquecimento de 1000 mm, o alargamento das linhas de fluxo de 100 para 600 µm aumenta a resistência entre os condutores Ra em 3,73% em vez de 0,60%, em comparação com a ausência de linhas de fluxo.
[0030] Na tabela 3, verifica-se que, para uma camada eletricamente condutora de largura de 800 mm, as linhas de fluxo com largura de 600 µm fazem com que a resistência aumente 4,71%, ainda em comparação com a ausência de linhas de fluxo.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES
1. Vidraça laminada formada por vários substratos transparentes rígidos ligados por adesivo uns aos outros em pares por meio de uma camada adesiva intermediária, pelo menos um desses substratos transparentes sendo revestido com uma camada eletricamente condutora (2), uma zona (1) deste substrato transparente exibindo quatro bordas opostas em pares (3, 5), (4, 6), um primeiro e um segundo barramento (7, 8) sendo posicionados ao longo de duas bordas opostas (3, 5), a camada eletricamente condutora (2) exibindo linhas de fluxo (9; 91; 92; 93) para guiar a corrente elétrica entre os barramentos (7, 8), caracterizada pelo fato de que o conjunto das linhas de fluxo (9; 91; 92; 93) é de largura variável.
2. Vidraça laminada de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a camada eletricamente condutora (2) é à base de óxido metálico dopado, como óxido de índio dopado com estanho (ITO) e/ou óxido de estanho dopado com SnO2: F e/ou óxido de zinco dopado com alumínio (AZO) e/ou sobre um metal, como ouro Au e/ou prata Ag, eventualmente em forma de pilha multicamadas, em particular do tipo que compreende pelo menos uma camada de prata.
3. Vidraça laminada de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a camada eletricamente condutora (2) tem uma espessura entre 2 e 1600 nm.
4. Vidraça laminada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a camada eletricamente condutora (2) apresenta um gradiente de espessura.
5. Vidraça laminada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as linhas de fluxo (9; 91; 92; 93) apresentam uma largura compreendida entre 5 e 1000 µm.
6. Vidraça laminada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a distância entre duas linhas de fluxo vizinhas é pelo menos igual a 8, no máximo 40, e em ordem crescente de preferência a 30, 25 e 20 mm.
7. Vidraça laminada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a camada eletricamente condutora (2) apresenta linhas de separação de fases que consistem em linhas de ablação com uma largura compreendida entre 500 e 2000 µm.
8. Vidraça laminada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que os ditos substratos transparentes rígidos são feitos de vidro, tal como solda-cal, aluminossilicato ou borossilicato, se apropriado quimicamente reforçado, temperado termicamente ou semiterminado ou de material polimérico, tal como poli (metacrilato de metilo) (PMMA), policarbonato (PC), poli (tereftalato de etileno) (PET) ou poliuretano (PU).
9. Vidraça laminada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a camada eletricamente condutora (2) está na face orientada para o interior da vidraça laminada de pelo menos um dos dois substratos transparentes rígidos que constituem as duas superfícies externas da vidraça laminada.
10. Vidraça laminada de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a camada adesiva intermediária é escolhida de polivinilbutiral (PVB), poliuretano (PU), poli (etileno/acetato de vinila) (EVA), ionômero, isoladamente ou como mistura de vários deles.
11. Vidraça laminada, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que uma linha de fluxo (92; 93) tem pelo menos uma largura localmente aumentada, a fim de aumentar localmente a resistência elétrica, diminuir localmente a área de superfície da zona condutora e aumentar localmente a densidade da potência de aquecimento, de modo a eliminar um ponto frio.
12. Processo para a fabricação de uma vidraça laminada, definida em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a formação, sobre uma camada eletricamente condutora (2), de linhas de fluxo (9; 91; 92; 93) de largura variável controlada por ablação por meios de um laser pulsado combinado com um scanner a fim de mover o ponto de laser, por separação química localizada da camada eletricamente condutora (2) e/ou por deposição de um primeiro revestimento, como uma tinta, de acordo com um padrão correspondente as linhas de fluxo (9; 91; 92; 93), deposição como segundo revestimento da camada eletricamente condutora (2), em seguida, eliminação, como dissolução, do dito primeiro revestimento e da fração da camada eletricamente condutora (2) que o reveste.
13. Uso de uma vidraça laminada definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que é como vidraça aquecida para um veículo blindado aéreo, terrestre, em particular ferroviário ou aquático, em particular marítimo.
14. Uso, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que as faces dos ditos substratos rígidos transparentes são numeradas a partir daquela em contato com a atmosfera externa, definida como face 1, e a camada eletricamente condutora (2) reveste uma face n da vidraça laminada, com n maior ou igual a e de preferência igual a 2, para um uso como vidraça de degelo/anti-gelo.
15. Uso, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que as faces dos ditos substratos rígidos transparentes são numeradas a partir daquela em contato com a atmosfera externa, definida como face 1, e a camada eletricamente condutora (2) reveste uma face n da vidraça laminada, com n maior ou igual a 3, de preferência a face orientada para o interior da vidraça laminada do substrato transparente rígido em contato com o volume interior do veículo, como vidraça desembaciadora/antiembaçante.
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