CN106797680A - 用于电磁屏蔽的加热玻璃面板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有加热功能和电磁屏蔽功能的玻璃板，其至少包括基材(2)，沉积在基材的一个表面上的加热层(7)和电磁屏蔽器件。本发明的特征在于，所述电磁屏蔽器件包括覆盖加热层(7)的一部分的导电涂层(8)，其中所述加热层通过电绝缘器件(9)与所述涂层进行电绝缘。

Description

用于电磁屏蔽的加热玻璃面板
本发明涉及具有加热和电磁屏蔽功能的玻璃板。
关于这些应用将更具体地描述本发明，然而不限于此。
加热玻璃板是在该玻璃板的一个面包含导电器件的玻璃板，该导电器件，当它们经受电流时，允许提高该玻璃板的温度。这种类型的玻璃板可以应用在交通工具中甚至在建筑物中，以防止或消除水蒸气或霜在玻璃板上的形成，甚至消除在玻璃板附近的冷壁效应感觉。
加热玻璃板的导电器件已知地由丝网印刷在玻璃上或嵌入在层压中间层中的金属丝或沉积在玻璃上的薄层组成。
电磁屏蔽玻璃板是这样的玻璃板，其降低电磁波穿过该玻璃板的传播。这种应用在电子领域具有益处，尤其用于生产电磁屏蔽窗口(也称为电磁滤波器)，其例如用于被设置在使用等离子体技术的显示屏幕的前面。另一个应用涉及航空领域，其中需要确保飞机的电磁屏蔽的连续性，以防止乘客的手机和便携式计算机造成使飞行人员与控制塔之间的联系中断的干扰。最后，另一个应用是在航海和/或航空领域中对雷达信号的限制的应用。
电磁屏蔽通常使用沉积在玻璃板的玻璃上或任何其它界面(如中间膜)上的薄层或金属网格来实现。
已知在同一个玻璃板上使屏蔽和加热功能结合。在这种玻璃板中，用于加热的导电器件和导电屏蔽器件例如借助于薄层堆叠体而组合形成，其中薄层堆叠体的沉积材料的性质和厚度进行选择以确保提供这两个功能。
然而，上述玻璃板具有缺点。
虽然金属网格在低频下对电磁屏蔽有效，但是相反地，在超过十GHz时，其是效率低的。然而，在大约或高于10GHz的频率下，某些应用需要显著的性能，特别是高于50dB，甚至大约60dB或以上的衰减。
此外，金属网格引起玻璃板的强烈的光学劣化，如折射缺陷体现为当观察点光源(前照灯，交通灯等)时出现相当大的衍射斑；或者，在两个金属网格的结合的情况下，当透过玻璃板观察时，也可出现莫尔效应。然而，玻璃板的光学品质是至关重要的。
关于薄层的使用，它们的堆积会降低玻璃板的光透射，并且增加制造成本。此外，这些已知的玻璃板，尽管它们具有非常好的视觉特性，但是通过单个透明导电层不允许提供高于40dB的衰减。
最后，已经可以证明，虽然配备有两个分开的层(一个为加热层和一个为电磁屏蔽层，使得彼此隔开并电绝缘)的玻璃板在某些频率下可以具有优良性能，但仍然希望进一步提高在其他频率的性能，即使只提高几个dB。
因此，本发明的目的是提供一种具有两种功能(加热和电磁屏蔽功能)并且对于大范围的频率提供高于40dB的衰减，甚至对于高于10GHz的频率提供约60dB的衰减的玻璃板，同时具有非常好的视觉性质。
根据本发明，具有加热和电磁屏蔽功能的玻璃板，其包含至少一个基材(如玻璃片材或由塑料制成的基材)、沉积在基材的一个表面上的加热层和电磁屏蔽器件(其包括呈布置在玻璃板的周边的(屏蔽)金属涂层形式的导电涂层)，特征在于金属涂层覆盖加热层的周边部分，所述加热层是通过电绝缘器件与所述涂层电绝缘。
在制造玻璃板时，特别是当通过银沉积制备该加热层时，使加热层沉积而不延伸到基材边缘(不延伸到基材的边缘面的位置)。因此，包括该加热层的基材表面不在它的整个周边位置都提供有加热层。通常，没有加热层的基材的宽度(与玻璃板侧边垂直的维度)为大约20mm。但是，对于设置有矩形加热层的非矩形玻璃板(例如梯形)，这种宽度可以局部地达到几厘米或甚至几十厘米。
有利地，导电涂层在该玻璃板的整个周边上延伸，覆盖加热层(以界层(沿着厚度)形式具有电绝缘器件)。
金属屏蔽涂层部分地覆盖玻璃板中心方向上的加热层同时与其进行电绝缘。它从玻璃板的边缘到玻璃板的中心方向在有限距离上，尤其在最多1厘米的距离上延伸。
在本发明的意思上，表述“覆盖”被理解为意味着在与基材的一般面的平行的平面中为面对面形式。
金属屏蔽涂层至少部分地被设置在玻璃板的内部。它被布置在玻璃板的至少一个内表面上，在玻璃板的一个基材的至少一个内表面上。
因此，对于多层玻璃板，金属屏蔽涂层至少部分地被设置在玻璃板的内部，在玻璃板的玻璃基材的至少一个内表面上。
加热层本身可以根据其材料的性质而形成电磁屏蔽器件的一部分。然而，优选地，电磁屏蔽器件还包括与加热层分开的并与其电绝缘的透明电磁屏蔽层。这种层是例如基于银类型的金属层或包含半导体材料如ITO(氧化铟锡)的层。
根据本发明，形成玻璃板的电磁屏蔽器件的一部分的导电金属涂层的存在及其布置在玻璃板的边缘上，特别是在没有所述加热层的区域中，并覆盖加热层，同时保持在加热层和所述涂层之间的电绝缘，确保获得非常显著的衰减。对于约5MHz的低频率和高于10GHz的高频率，都可以非常有利地实现约50甚至60dB及更高的衰减。
在一个优选实施方案中，加热层几乎覆盖了基材的全部，除了在玻璃板的非常边缘处的周边区域，例如约10mm宽的周边区域。电磁屏蔽周边涂层覆盖该周边区域，同时保持在加热层与所述涂层之间的电绝缘。因此，加热层最佳地覆盖玻璃板的表面，仅仅至少所述没有被覆盖的周边区域(例如数十毫米)被根据本发明的导电涂层覆盖。
本发明的导电涂层可以是不透明或透明的涂层。它是一种金属涂层。它是例如由铜制成的。为了在玻璃板上添加这种涂层，该涂层例如以粘合剂形式存在。
通过将导电金属涂层的宽度限制在没有加热层的区域和对加热层的部分覆盖(在厚度中具有电绝缘界层)——该覆盖例如限于约1cm——玻璃板的视野不会被降低，并且电磁波的衰减显著提高。
有利地，沿着在玻璃板的中心的方向上的宽度，加热层被所述导电涂层的覆盖在几毫米至几厘米之间，特别是约一厘米。
该玻璃板包括在加热层和形成电磁屏蔽器件的一部分的导电涂层之间的电绝缘器件。这些电绝缘器件例如由塑料制成，并且以在加热层的整个表面上延伸的一个或多个中间膜的形式存在，或者由从玻璃板的边缘面开始延伸并通过覆盖加热层而终止(在离玻璃板边缘一段距离处)的宽度有限的膜形成。该宽度有限的中间膜优选为粘合剂。
术语“膜”被理解为是指具有比玻璃基材的厚度更小的厚度的分隔器件。
所述电绝缘器件的厚度(与玻璃板的一般表面垂直的维度并沿着玻璃板的厚度延伸的维度)为约一毫米或更小。
电绝缘器件通过向玻璃板的内部延伸而部分地覆盖加热层。所述电绝缘器件的展开宽度至少等于或优选地大于导电涂层的覆盖宽度。所述电绝缘器件的展开宽度例如为约1.5cm，而导电涂层仅覆盖1cm的宽度。
在一个示例性实施例中，玻璃板包括两个玻璃片材和连接该两个玻璃片材的塑料中间层，并且加热层和导电涂层之间的电绝缘器件是分开两个玻璃片材的塑料中间层。覆盖玻璃板的表面的中间层可以是单层或多层，即包括一个中间膜或膜堆叠体。
众所周知，中间膜例如由聚乙烯醇缩丁醛(PVB)制成，并具有0.76mm的厚度。
在可以是优选的另一个示例性实施例中，塑料电绝缘器件是几十微米，特别是20μm厚的粘合性薄膜。该膜被粘合到加热层上，优选地在宽度上被限制在与玻璃板的边缘面相对应的远端和其相对端(在离边缘至多几厘米处终止)之间。
根据一个特征，电磁屏蔽器件还包括这样的电磁屏蔽层(其是导电层，特别是由金属或半导体材料制成)，其被沉积在该基材的与载有加热层的表面不同的表面上或者(如果玻璃板包括多个基材)与载有加热层的基材不同的基材上。
如上所阐述的，虽然加热层通常不覆盖整个基材，但是优选的是将其沉积在几乎整个表面上(排除了周边几个毫米的表面)，以便使电磁屏蔽导电涂层在玻璃板的视觉区域中的面积最小化。还优选使加热层的耐热性最小化，并因此提高衰减的改善。
加热层的物质种类以及电磁屏蔽层的物质种类(当电磁屏蔽层存在时)将有利地进行优化以尽可能地降低每个层的(表面)薄层电阻。常见的玻璃板包括加热层和/或屏蔽层，其每个层具有至少低于10Ω/□，优选低于2Ω/□，甚至低于1Ω/□的总电阻。
此外，当将这样的电磁屏蔽层添加到加热层时，该屏蔽层和加热层两个层沿着设定的厚度进行间隔以优化屏蔽。根据绝缘材料的物质种类(玻璃或塑料或气体)，这种电绝缘厚度例如为几毫米至几厘米。
在玻璃板的一个优选实施方案中，玻璃板包括至少两个玻璃片材和分开这两个玻璃片材的中间层(这种中间层可以是充气腔和/或由PVB类型的塑料片)，加热层和电磁屏蔽导电涂层，以及电磁屏蔽层(电磁屏蔽层与玻璃片材中的一个相连接并且被布置在两个玻璃片材之间)，而加热层被沉积在另一个玻璃片材上，并且在与中间层相连接的表面相对的外表面上。与电磁屏蔽导电涂层相连接的加热层可以用由塑料制成的保护性保护膜或用本身已知的薄保护层覆盖，或与第三玻璃片材层压。
玻璃板可以在电磁屏蔽领域中具有各种应用。例如用于航空，航海，陆地汽车(卡车，公共汽车，小轿车，坦克等)或建筑领域中。
现在使用仅仅举例说明的并绝不限制本发明范围的实施例，并通过附图来描述本发明，其中：
-图1示出了根据本发明的玻璃板的示例性实施例的局部剖视图；
- 图2是图1的一部分的放大剖视图，示出了周边电磁屏蔽涂层和加热层；
- 图3a至3c示出了本发明的玻璃板的一个实施方案变型的制造步骤；和
- 图4示出了本发明的玻璃板的两个实施例和两个比较例的衰减曲线。
为了便于观察，图形不按比例绘制。
图1示出了根据本发明的加热和电磁屏蔽玻璃板1。
作为完全非限制性的实施例，玻璃板1是层压玻璃板，并且包括呈玻璃片材2，3和4形式的三个基材(它们以已知方式通过两个PVB类型塑料中间层(分别为5A和5B)分别组装在一起)，具有这样的电磁屏蔽功能的常规电磁屏蔽层6(其具有至少低于10Ω/□，甚至低于2Ω/□的薄层电阻)，加热层7(具有至少低于10Ω/□，甚至低于2Ω/□的薄层电阻)(该加热层可形成电磁屏蔽器件，因为由于其材料的种类而能够有助于电磁屏蔽功能)和根据本发明形成电磁屏蔽器件的一部分的导电涂层8。
玻璃板可以是绝热的玻璃板，玻璃片材这时被充气腔分开。绝缘玻璃板还可以包括由塑料制成的膜。
基材的数量和中间器件将根据由玻璃板的性质和提供给玻璃板的功能进行选择。这里描述的基材由玻璃制成，但是它们可以由塑料如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)制成。
为了提供电磁屏蔽功能，玻璃板因此包括覆盖玻璃片材之一的表面之一，优选玻璃板的表面(2)的导电层6。
回顾的是，装备有两个玻璃基材的层压玻璃板的表面通常从玻璃板的外部环境开始朝向房间内部进行编号为(1)，(2)，(3)和(4)，当玻璃板被装配到使所述房间封闭的窗口中时。
屏蔽层6是透明导电涂层，如基于ITO(锡掺杂的氧化铟)或银的薄层。
使屏蔽层6电连接到框架(在其中容纳该玻璃板)的导电框10上。框架10用于被安装在待用玻璃板密封的房间的窗口中。在屏蔽层6和框架10之间的电连接以已知的方式(例如通过粘合到该层并折叠在玻璃基材2上的电连接粘合剂60，以及通过确保在粘合剂60和金属框架10之间电连接的导电密封件61)进行实施。
为了提供加热功能，玻璃板包括离屏蔽层6一定距离进行设置的加热层7，其优选地被布置在玻璃板的表面(4)上。加热层7优选由银或ITO制成。
加热层7通常进行保护。根据玻璃板的类型，如在所说明的示例中，玻璃板包括与第二基材3层压的第三基材4，层7由中间膜5B保护。在玻璃板的结构变型中，玻璃板可以仅包括两个基材，加热层7这时用塑料保护膜涂层进行保护或者通过本身已知的并且不是导电的薄保护层的沉积物进行保护。仅仅在玻璃板的加热层仅由低电压进行供电时，才使用上述防划痕保护层。
优选地，加热层7覆盖基材3的整个玻璃面。然而，如通常对于薄层沉积物，加热层不延伸至玻璃板的边缘，即至与玻璃板的边缘面11的位置。
根据本发明，玻璃板包括附加的电磁屏蔽器件8。
这些附加的电磁屏蔽器件8与加热层7相连接，同时通过绝缘器件9与所述层电绝缘。
这些附加的电磁屏蔽器件8由金属涂层(如，导电粘合剂)，例如由铜制成的涂层形成。
关于图2的细节视图，将涂层8设置成面向层7并覆盖所述层，同时通过绝缘器件9与所述层分开。
在所示的示例性实施例中，一方面，涂层8在玻璃板的中心方向上在加热层上延伸(部分地覆盖该加热层)，特别地约一厘米，另一方面，它延伸直至玻璃片材3的边缘面30为止，盖住它并部分覆盖该玻璃板的表面(3)(对应于与载有加热层7的面相反的面)。面(3)的覆盖与加热层7的覆盖面对面地延伸并被限制在后者的宽度上。在该示例中，涂层8具有U形。
根据本发明，重要的是，对于载有加热层7的玻璃板的面(4)的区域70，即没有加热层的区域，附加电磁屏蔽器件8能够覆盖这种区域，甚至存在绝缘界层9。
在不同的实施方案中，附加电磁屏蔽器件(导电涂层)8可以仅延伸到玻璃板的边缘至边缘面30的极限，和/或不覆盖该基材的与带有加热层7的面相反的面。
形成附加电磁屏蔽器件的金属涂层8不必须地电连接到电磁屏蔽层6或玻璃板的金属框架上。
此外，为导电的附加电磁屏蔽器件8必须不与加热层7直接接触。这就是为什么电绝缘器件9介于加热层7和金属涂层8之间。
在所示的示例性实施例中，这些电绝缘器件9由20μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的薄粘合剂层形成。它们按照至少与涂层8相同长的宽度在加热层上延伸。它们在玻璃片材3的边缘面30的边缘处截止。
所示的玻璃板的制造为如下：
-屏蔽层6和加热层7预先被沉积在还未装配的玻璃基材上；
-将PET绝缘粘合剂9沉积在加热层7上；
-导电涂层8沉积在绝缘粘合剂9上；正是铜制粘合剂将玻璃片材的边缘面30和玻璃片材的相反面31粘接在粘合剂9上；
-在高压釜中使两个玻璃片材2和3以及第三玻璃片材与PVB片材5A和5B装配在一起。
在图3c上所示的一个实施方案中，关于绝缘器件9的物质种类，后者由在加热层7的整个表面上延伸的一个或多个中间膜形成。
更具体地，制造方法为如下。
关于图3a，在具有加热层7的第二玻璃基材3上，已经牢固地固定了中间膜9。然后将导电粘合剂8粘合到基材3的边缘面30上。导电粘合剂8沿着箭头折叠到基材3的两个表面上。
一旦如图3b上所示地进行折叠，导电粘合剂8在加热层7的一侧上用与中间膜5B覆盖。
最后，关于图3c，第二基材3一方面通过中间膜5A与在其上已经沉积有电磁屏蔽层6的第一基材2，另一方面经由中间膜5B与第三基材4牢固地固定。
塑料中间层膜5A和5B可以是单层的或多层。
本发明的玻璃板在电磁波的衰减方面取得了显著的结果，并且具有同样优异的光学特性，其中透光率(TL)高于70％，不存在衍射。
图4示出了三个玻璃板的衰减曲线，以dB为单位：
-本发明的玻璃板A，其为上面根据第一示例性实施例关于绝缘器件9描述的玻璃板。玻璃板A包括4mm厚的玻璃基材2，3和4以及两个PVB中间层(分别为1.52毫米厚的5A和为3.04毫米厚度的5B)，常规屏蔽层6，常规加热层7，以及根据本发明，在这里50μm厚的铜制粘合剂8(其在1cm的宽度上面对加热层延伸)，以及由20μm的PET粘合剂形成的绝缘器件9。
-具有与玻璃板A相同特征的玻璃板B，除了绝缘器件9由厚度为1.52mm的中间膜形成。
-与玻璃板A和B相同(在关于加热层和电磁屏蔽层的位置和性质发明)但没有屏蔽涂层8和绝缘器件9的对比玻璃板C。
-对比玻璃板D，其仅包括与在玻璃板A，B和C中存在的电磁屏蔽层相同的电磁屏蔽层，该电磁屏蔽层被布置在两个厚度为4mm的并通过1.52mm的中间膜装配在一起的玻璃基材之间。
衰减的测量根据标准GAM T20(1992年9月)进行。
仅包含单个电磁屏蔽层的玻璃板D(最下面的曲线)比其它玻璃板具有显著更差的性能。此外，对于从200MHz(最下面的曲线)开始的频率，所获得的衰减低于40dB。
玻璃板C允许显示，为基于如ITO的导电材料的层的加热层也有助于电磁屏蔽。因此，观察到衰减高于玻璃板D的衰减。然而，对于整个频谱，即在10至200MHz之间，或在200至10000MHz之间或超过10GHz，衰减仍然低于或显著低于由本发明的两个玻璃板A和B获得的衰减。
对于低于200MHz或在200至1000MHz之间的频率，即使衰减梯度在对比玻璃板C和玻璃板A和B之间的衰减梯度为几个dB(1至5个dB)，由于根据本发明的外围屏蔽涂层引起的这几个dB的改进对于某些应用是非常有意义的。
对于高于1000MHz(1GHz)的频率，甚至高于10GHz的高频，使用本发明的玻璃板A和B获得高于50dB，甚至高于60dB的值的衰减。
尽管对于高于1GHz的频率，用玻璃板C获得的衰减与本发明的玻璃板的衰减非常接近，但是对于这些频率的大部分，玻璃板C的衰减仍然低于玻璃板A和B的衰减(约1至3dB)。
因此，本发明的玻璃板在从10MHz到高于10GHz的非常宽的频率范围内符合要达到的性能：
-对于上述频率范围，衰减高于40dB；
-对于在30MHz至150MHz之间的频率以及超过500MHz的频率，衰减高于45dB；
-对于超过1GHz的频率，衰减高于50dB，平均为约55dB；
-对于10GHz以上频率，衰减为55至65dB之间；和
-相对于配备有加热层和屏蔽层的玻璃板C，衰减量的改进可能高达约5dB，和相对于装备有单独的电磁屏蔽层的玻璃板D而言，衰减量的改进超过5dB甚至约10dB。

Claims (15)

1.具有加热和电磁屏蔽功能的玻璃板，其包含至少一个基材(2)、沉积在基材的一个表面上的加热层(7)和电磁屏蔽器件，该电磁屏蔽器件包括呈布置在玻璃板的周边的金属涂层形式的导电涂层(8)，特征在于金属涂层(8)覆盖加热层(7)的一部分，所述加热层是通过电绝缘器件(9)与所述涂层进行电绝缘。
2.根据权利要求1所述的玻璃板，其特征在于，导电涂层(8)在该玻璃板的整个周边上延伸，同时覆盖加热层(7)，使用呈界层形式的电绝缘器件(9)。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃板，其特征在于，加热层(7)几乎覆盖了基材的全部，除了在玻璃板的边缘极限处的周边区域(70)，电磁屏蔽涂层覆盖该周边区域(70)，同时保持在加热层与所述导电涂层之间的电绝缘。
4.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，沿着在玻璃板的中心的方向上的宽度，加热层(7)被所述导电涂层(8)的覆盖在几毫米至几厘米之间，特别是约一厘米。
5.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述金属涂层(8)是不透明的，如基于铜。
6.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述导电涂层(8)呈粘合剂的形式。
7.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述加热层(7)形成所述电磁屏蔽器件的一部分。
8.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述电磁屏蔽器件包括与所述加热层(7)分开的并与其电绝缘的电磁屏蔽层(6)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，在所述加热层(7)和所述导电涂层(8)之间的电绝缘器件(9)由塑料制成。
10.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述电绝缘器件(9)由电绝缘材料如塑料制成，并且由在加热层(7)的整个表面上延伸的一个或多个中间膜形成，或者由从玻璃板的边缘面开始延伸并在离玻璃板的边缘一段距离处通过覆盖加热层而终止的宽度有限的膜形成，该宽度有限的膜优选为粘合剂。
11.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述电绝缘器件(9)的展开宽度至少等于或优选地大于所述电磁屏蔽导电涂层(8)的覆盖宽度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，所述电磁屏蔽器件包含导电电磁屏蔽层(6)，所述导电的电磁屏蔽层(6)被沉积在该基材的与载有加热层(7)的表面不同的表面上，或者，如果该玻璃板包含多个基材时，被沉积在与载有加热层的基材不同的基材上。
13.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，它包括至少两个玻璃片材(2,3)和分开这两个玻璃片材的中间层(5A)，加热层(7)和电磁屏蔽导电涂层(8)，以及电磁屏蔽层(6)，所述中间层(5A)可以是充气腔和/或由PVB类型的塑料片材，电磁屏蔽层(6)与玻璃片材中的一个(2)相连接并且被布置在两个玻璃片材之间，而加热层(7)被沉积在另一个玻璃片材(3)上，并且在与中间层相连接的表面(5A)相反的外表面上。
14.根据前一项权利要求所述的玻璃板，其特征在于，加热层(7)被由塑料制成的保护性保护膜(5B)覆盖或由薄保护层覆盖，或与第三玻璃片材(4)进行层压。
15.根据前述权利要求中任一项所述的玻璃板，其特征在于，其用于航空，航海，陆地交通工具领域中或用于建筑中。
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