ES2617996T3 - Panel transparente polimérico con estructura eléctricamente conductora - Google Patents
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Abstract
Un panel transparente polimérico (I) con estructura eléctricamente conductora, que comprende: - un sustrato polimérico (1) con por lo menos un circuito impreso (2) sobre una superficie (12) del sustrato (1); - por lo menos un riel de puesta en contacto eléctricamente conductor, elástico (3), que está conectado eléctricamente con una región parcial del circuito impreso (2) dispuesta entre el sustrato polimérico (1) y el riel de puesta en contacto (3); y - por lo menos un elemento de fijación (4) con el que está fijado por apriete el riel de puesta en contacto (3) en la superficie (3) del sustrato polimérico (1); estando el elemento de fijación (4) configurado de una sola pieza junto con el sustrato polimérico (1); caracterizado por que el circuito impreso (2) presenta un área de contacto eléctrico, por medio del cual se pone a disposición la comunicación eléctrica entre el circuito impreso (2) y el riel de puesta en contacto (3), en donde el área de contacto eléctrico está alejada con respecto a la superficie (12) del sustrato (1).
Description
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DESCRIPCION
Panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora
La invencion se refiere a un panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora, a un procedimiento por su fabricacion y a su utilizacion.
Las lunas de vehnculos automotores se proveen frecuentemente de estructuras electricamente conductoras, mediante las cuales es posible satisfacer, por ejemplo, funciones de calefaccion o de antena. En el caso de paneles transparentes, tales estructuras electricamente conductoras como conductores de calefaccion o de antena pueden aplicarse por impresion en forma de una pasta que contiene plata sobre la superficie del panel transparente, y hasta cierto punto se las puede incorporar por coccion en horno. Mediante rieles colectores de corriente electrica tambien impresos y los elementos de conexion aplicados sobre ellos por soldadura blanda para la comunicacion con los circuitos electricos del tablero del vehnculo, es posible lograr una puesta en contacto electrica estable de los conductores.
En la industria automotriz, para reducir el peso de los vehnculos se recurre cada vez mas a acristalamientos de material sintetico, por ejemplo como paneles transparentes posteriores, laterales o de techo. En el caso de los paneles transparentes de este tipo tambien puede ser deseable una funcion de calefaccion o de antena. Para los paneles transparentes de material sintetico tambien se han propuesto estructuras electricamente conductoras impresas, por ejemplo en el documento US 5.525.401 A. Sin embargo, en la produccion en escala industrial no se dispone de pastas de serigraffa aplicables por impresion sobre superficies de material sintetico y que tengan una conductividad electrica tan buena como la requerida para una calefaccion efectiva.
Las estructuras electricamente conductoras para paneles transparentes de material sintetico pueden realizarse en forma de delgados alambres. Los alambres y eventualmente los riel colectores de corriente electrica pueden aplicarse sobre una lamina delgada de material sintetico, la que seguidamente se conecta con el cuerpo del panel transparente. Para ello, la lamina de material sintetico se encola con un cuerpo de panel transparente previamente fabricado o se introduce en un molde de colada por inyeccion y mediante inyeccion posterior a la lamina se conecta con el cuerpo del panel transparente. Las soluciones de este tipo se conocen por ejemplo de los documentos DE 35 06 011 A1, EP 7 857 B1 y DE 101 47 537 A1. Los alambres estan fijados de manera segura entre la lamina de material sintetico y el cuerpo del panel transparente y quedan protegidos contra danos. Sin embargo, los alambres y eventualmente los riel colectores de corriente electrica no son faciles de conectar a los circuitos electricos de a bordo, por el hecho de que no son accesibles desde fuera. Los extremos de los alambres o de los riel colectores de corriente electrica o una conexion de enchufe conectada con los alambres pueden llevarse hacia afuera a traves del canto de panel transparente y ser puestos allf en un contacto electrico. Sin embargo, dado que el panel transparente en posicion incorporada tfpicamente esta rodeado a lo largo de los cantos por un marco, se dificulta la puesta en contacto electrico y es propensa a danarse.
El documento DE 199 27 999 A1 describe un panel transparente de ventanilla de resina sintetica, fabricado mediante inyeccion posterior en lamina de una lamina de resina sintetica provisto de un conductor electrico. Para la puesta en contacto electrico, en la lamina se ha previsto un orificio. En la region del orificio se halla dispuesta una capa metalica o una placa metalica, que esta fijado entre la lamina y el cuerpo de panel transparente y que se halla en contacto con el conductor. Por intermedio del orificio es posible poner en contacto la capa metalica con un elemento de conexion, que se fija mediante varillas de fijacion en la superficie del cuerpo del panel transparente o mediante garras en el lado inferior del elemento de conexion sobre el cuerpo de panel transparente. Sin embargo, debido a la introduccion de la capa metalica como comunicacion entre los conductores electricos y el elemento de conexion, la fabricacion del panel transparente es complicada y propensa a defectos. Dado que la capa metalica ha sido introducida en el panel transparente durante la inyeccion posterior de la lamina, el metodo de la puesta de contacto electrica se limita a los paneles transparentes que se hayan fabricado de acuerdo con las ensenanzas del documento DE 199 27 999 A1.
Los alambres tambien pueden introducirse directamente en la superficie de un panel transparente de material sintetico, lo que se conoce por ejemplo del documento US 2006/0232972 A1. En este caso, se empotra un alambre calefactor termicamente en la superficie del cuerpo de material sintetico. Cada extremo del alambre calefactor se une por soldadura pesada con un elemento de conexion electrica, que esta fijado en el cuerpo de material sintetico. La puesta en contacto electrica es propensa a errores; cuando una comunicacion electricamente conductora entre ambos elementos de conexion se interrumpe por ejemplo por una ruptura del alambre calefactor, desaparece por completo la funcion calefactora. Ademas, en el documento Us 2006/0232972 A1 no se ensena como es posible fijar el elemento de conexion de manera fiable en el cuerpo del panel transparente.
La Solicitud de Patente Alemana DE 199 28 000 A1 muestra un panel transparente de resina sintetica, que durante una conexion a un area exterior del panel transparente entra en contacto con una capa metalica, estando la capa metalica en contacto electrico con una impresion conductora. Una fijacion de la conexion tiene lugar mediante pasadores que estan conectados solidariamente con el cuerpo del panel transparente.
El objetivo de la presente invencion es el de poner a disposicion un panel transparente polimerico con una estructura electricamente conductora como tambien un procedimiento para su fabricacion, siendo la estructura electricamente conductora puesta en un contacto electrico de una manera sencilla y fiable.
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El objetivo de la presente invencion se resuelve de acuerdo con la invencion mediante un panel transparente polimerico con una estructura electricamente conductora segun la reivindicacion independiente 1 como tambien mediante un procedimiento para fabricar un panel transparente polimerico segun la reivindicacion de patente 13. En las reivindicaciones subordinadas, se describen formas de realizacion preferidas.
El panel transparente polimerico de acuerdo con la invencion con estructura electricamente conductora abarca por lo menos las siguientes caractensticas:
- un sustrato polimerico con por lo menos una circuito impreso sobre una superficie del sustrato polimerico;
- por lo menos un riel de puesta en contacto electricamente conductor, elastico, que esta conectado electricamente con una region parcial del circuito impreso entre el sustrato polimerico y el riel de puesta en contacto; y
- por lo menos un elemento de fijacion, con el que el riel de puesta en contacto esta abrazado en la superficie del sustrato polimerico;
estando configurado el elemento de fijacion como una sola pieza con el sustrato polimerico.
Una superficie del sustrato polimerico esta configurado de manera tal que el elemento de fijacion de acuerdo con la invencion o los elementos de fijacion se preparen como parte del sustrato polimerico. En tal caso, en el sentido de la invencion los elementos de fijacion estan configurados como una sola pieza con el sustrato polimerico. Los elementos de fijacion no son elementos separados del sustrato, que han de ser conectados al sustrato por ejemplo mediante encolado o tornillos.
El sustrato polimerico se prepara preferentemente por colada de inyeccion. Al respecto, el molde de la colada de inyeccion presenta profundizaciones en una superficie orientada hacia el espacio interior. Para fabricar el sustrato polimerico se inyecta el material polimerico fundido en el espacio interior del molde de colada de inyeccion. Despues del endurecimiento del material polimerico puede removerse el sustrato polimerico del molde de colada de inyeccion. Gracias a las profundizaciones en el molde de colada de inyeccion, en una superficie del sustrato polimerico se hallan dispuestas estructuras que de acuerdo con la invencion pueden servir como elementos de fijacion para los rieles de puesta en contacto.
Como alternativa, el sustrato polimerico puede fabricarse por ejemplo en una primera etapa de colada de inyeccion con superficie lisa, y a continuacion pueden rociarse los elementos de fijacion en una segunda etapa de colada de inyeccion sobre la superficie lisa.
De acuerdo con la invencion, el riel de puesta en contacto es elastico. Esto significa que el riel de puesta en contacto tiene formas estables y que despues de una deformacion inferior al lfmite de elasticidad, por ejemplo, un ligero curvado, recupera su forma original al desaparecer la accion de la fuerza.
De acuerdo con la invencion, el riel de puesta en contacto es electricamente conductor. Por ello, puede implementarse una conexion electrica del circuito impreso con un sistema electrico exterior, por ejemplo una fuente de tension electrica por intermedio del riel de puesta en contacto. El circuito impreso comprende una region parcial que esta dispuesta entre el riel de puesta en contacto y la superficie del sustrato y que se halla en un contacto electricamente conductor con el riel de puesta en contacto. El circuito impreso esta conectada por lo menos por entre medio de su lado alejado con respecto al sustrato polimerico, con el riel de puesta en contacto. Un area de contacto del circuito impreso, por intermedio de la que se pone a disposicion una conexion electricamente conductora entre el circuito impreso y el riel de puesta en contacto, se halla tambien alejada con respecto a la superficie del sustrato. De esta manera, se logra de manera ventajosa una puesta en contacto electrica sencilla del circuito impreso por intermedio de los riel de puesta en contacto apretados por arriba en la superficie del sustrato.
Debido a la elasticidad de los rieles de puesta en contacto apretados en la superficie del sustrato se mantiene una presion sobre el circuito impreso, lo que asegura una comunicacion electrica estable y permanente entre los rieles de puesta en contacto y el circuito impreso. La comunicacion es manifiestamente mas estable que por ejemplo una puesta en contacto electrica del circuito impreso mediante un adhesivo electricamente conductor. Esto es una gran ventaja de la invencion. Dado que el apriete de los riel de puesta en contacto tiene lugar ya mediante los elementos de fijacion configurados como una sola pieza con el sustrato, disponibles en el sustrato, no se necesitan otras etapas de trabajo como por ejemplo taladrado o soldadura blanda, que podnan danar el sustrato. Los rieles de puesta en contacto pueden conectarse de manera muy sencilla a la superficie del sustrato, de manera estable. Esta es otra gran ventaja de la invencion.
El riel de puesta en contacto presenta preferentemente una region prevista para la puesta en contacto con el circuito impreso y para el apriete en la superficie del sustrato polimerico. Esta region presenta preferentemente un area en planta cuadrangular. Sin embargo, la region tambien puede presentar areas en planta de otras formas, por ejemplo la forma de un rectangulo curvado, de un ovalo, de una elipse o de un segmento de cfrculo. El espesor de los rieles de puesta en contacto previstos para el apretado es preferentemente de 0,5 mm a 5 mm, de manera especialmente preferida de 1 mm a 3 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la estabilidad y deformabilidad elastica de los
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rieles de puesta en contacto. El ancho de los rieles de puesta en contacto representa preferentemente de 3 mm a 50 mm, de manera especialmente preferida de 5 mm a 20 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a una comunicacion estable entre los riel de puesta en contacto y la superficie del sustrato y de una puesta en contacto electrica estable del circuito impreso. En el sentido de la invencion, el termino “ancho” se refiere a la dimension de los rieles de puesta en contacto, a lo largo de los que se desarrolla el circuito impreso. El circuito impreso se desarrolla preferentemente a lo largo de la longitud completa de los rieles de puesta en contacto, o bien a lo largo de la longitud completa de la region prevista para el apretado, de los rieles de puesta en contacto. Esto significa que el circuito impreso en la region entre el sustrato y los rieles de puesta en contacto no presenta ninguna interrupcion. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a una fabricacion sencilla del panel transparente de acuerdo con la invencion y de una puesta en contacto estable del circuito impreso.
La longitud de los rieles de puesta en contacto puede variar en terminos amplios y de esta manera adaptarse de manera destacada a las exigencias de los casos individuales. Si se ponen en contacto varias vfas de conductor que se desarrollan paralelamente con los rieles de puesta en contacto, resulta una longitud minima de los rieles de puesta en contacto a partir del numero de las vfas de conductor y de separacion entre las vfas del conductor adyacentes. La longitud de los rieles de puesta en contacto representa por ejemplo de 5 cm a 50 cm. En su estado incorporado, el riel de puesta en contacto se halla preferentemente dispuesto en paralelo con respecto a la superficie del sustrato. En funcion del tipo de elementos de fijacion de acuerdo con la invencion pueden los riel de puesto en contacto tambien presentan orificios, entalladuras u otras caractensticas de moldeo.
Una ventaja especial de la invencion es que varias vfas de conductores, que preferentemente se desarrollan paralelamente entre sf, sean puestos en contacto electrico como un de manera sencilla y rapida por un riel de puesta en contacto. Con ello es necesario aplicar otros elementos electricamente conductores que conecten entre sf las vfas de conductores en paralelo.
El riel de puesta en contacto contiene preferentemente volframio, cobre, mquel, manganeso, aluminio, plata, cromo, cobalto y/o hierro, como tambien sus mezclas y aleaciones.
El riel de puesta en contacto contiene de manera especialmente preferida un metal o una aleacion, con lo cual se asegure la elasticidad de los rieles de puesta en contacto. El riel de puesta en contacto contiene preferentemente por lo menos un acero inoxidable, un acero no corrosible que contiene cromo, acero o un acero para resortes.
En el riel de puesta en contacto tambien puede haberse introducido un perfil, por ejemplo mediante estampado o fresado. En tal caso, la superficie, orientada hacia sustrato, del riel de puesta en contacto no es plana; al contrario, presenta una o varias elevaciones. Las elevaciones presenten por ejemplo, visto en seccion transversal a traves del ancho del riel de puesta en contacto ortogonalmente con respecto a la superficie del sustrato, un segmento de cfrculo o un segmento de elipse. Las elevaciones se extienden preferentemente a lo largo de la longitud de los rieles de puesta en contacto. En tal caso el circuito impreso no se halla en contacto a lo largo del ancho comun de los rieles de puesta en contacto, sino meramente con una region de la elevacion. De esta manera, se eleva la presion que ejerce el riel de puesta en contacto apretados sobre el circuito impreso, y se eleva de manera ventajosa de estabilidad de la puesta en contacto electrica. Se logra de manera ventajosa una region de puesto en contacto, localmente definida y reproducible, dentro de la superficie del riel de puesta en contacto. Ademas, en este caso puede el riel de puesto en contacto contener materiales que de por sf no aseguran la elasticidad de acuerdo con la invencion del riel de puesto en contacto, por cuanto gracias al perfil introducido es posible lograr de manera ventajosa una rigidizacion del riel de puesta en contacto. En tal caso el riel de puesta en contacto puede contener por ejemplo cobre.
El riel de puesta en contacto esta preferentemente recubierto con mquel, estano, cobre y/o plata. El espesor de la capa representa preferentemente de 0,1 pm a 20 pm, de manera especialmente preferida de 6 pm a 12 pm. La ventaja especial del recubrimiento consiste en una mayor capacidad de conducir corriente electrica y en una estabilidad contra la corrosion, de los rieles de puesta en contacto.
El riel de puesta en contacto puede proveerse con un pretensado antes de su apriete a la superficie del sustrato. Por ejemplo, es posible curvar el riel de puesta en contacto a lo largo de su longitud. El riel de puesta en contacto se curva preferentemente de manera tal que durante la comunicacion con el sustrato sus extremos se alejen del sustrato. Gracias al pretensado se eleva la fuerza de apriete del riel de contacto y se incrementa de manera ventajosa la estabilidad de la puesta en contacto electrico.
Por intermedio del riel de puesta en contacto, se conecta el circuito impreso con sistemas electricos exteriores, que estan dispuestos fuera del panel transparente. Los sistemas electricos son por ejemplo amplificadores, unidades de control y fuentes de tension electrica. Un cable hacia el sistema electrico exterior puede estar conectado, por ejemplo, con la superficie, alejada con respecto al sustrato, de la region del riel de puesta en contacto, que esta previsto para su apriete a la superficie del sustrato polimerico, por ejemplo mediante soldadura blanda, soldadura pesada, encolado, festoneado o abrazadera.
En una configuracion preferible de la invencion, el riel de puesta en contacto comprende una region que esta prevista para la comunicacion con el sistema electrico exterior y que ha sido aplicada para el apriete en la superficie del sustrato polimerico. En el sentido de la invencion, esta region recibe la denominacion de “region de conexion”. La region de
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conexion esta preferentemente aplicada en un canto lateral de la region prevista para el apriete y no se halla dispuesta sobre la superficie alejada con respecto al sustrato de la region prevista para el apretado. Esto es especialmente ventajoso para una fabricacion sencilla del riel de puesta en contacto. La region de conexion esta preferentemente configurada como conectador de enchufe plano normalizado, en el que puede insertarse el acoplamiento de un cable de comunicacion al sistema electrico exterior. El riel de puesta en contacto pone entonces a disposicion una interfaz hacia faz hacia un sistema electrico exterior. La ventaja especial se encuentra en una comunicacion sencilla y rapida del panel transparente de acuerdo con la invencion del panel transparente de acuerdo con la invencion con el sistema electrico exterior. No son necesarias etapas de trabajo adicionales, por ejemplo la union por soldadura blanda o fuerte del riel de puesta en contacto con un elemento de conexion. Sin embargo, la region de conexion puede tambien presentar un orificio, al que puede atornillarse un cable hacia el sistema electrico exterior. Como alternativa, el cable hacia el sistema electrico exterior tambien puede unirse a la region de conexion por soldadura blanda o fuerte, soldadura autogena, engarce a presion o encolado.
El sustrato polimerico presenta de acuerdo con la invencion por lo menos un elemento de fijacion configurado como una sola pieza con el sustrato. Al respecto, el termino “superficie” designa especial el lado preferentemente plano alejado con respecto a los elementos de fijacion. Los elementos de fijacion son de por sf o en comunicacion con otro elemento adecuados para apretar el riel de puesta en contacto a la superficie del sustrato. Mediante los elementos de fijacion se logra una comunicacion estable permanente del sustrato y riel de puesta en contacto. Con ello se logra tambien una comunicacion electrica estable permanente del riel de puesta en contacto de la region parcial dispuesta entre riel de puesta en contacto y el sustrato del circuito impreso.
En una configuracion ventajosa el elemento de fijacion esta configurado a modo de gancho. Un gancho de este tipo presenta preferentemente una primera region parcial, que esta acoplada a la superficie del sustrato y que esta dispuesta vertical o aproximadamente vertical con respecto a la superficie del sustrato. En la primera region parcial del gancho se halla acoplada una segunda region parcial, que se extiende en la direccion del riel de puesta en contacto y que esta dispuesta por lo menos parcialmente en el lado alejado con respecto al sustrato del riel de puesta en contacto. Por intermedio de la segunda region parcial se ejerce una fuerza de presionado sobre el riel de puesta en contacto, preferentemente sobre la superficie alejada con respecto al sustrato del riel de puesta en contacto. En principio puede el riel de puesta en contacto ser apretado por dos ganchos de este tipo en la superficie del sustrato, cuando ambos ganchos estan dispuestos adecuadamente en cantos opuestos del riel de puesta en contacto. Es preferible que se hayan dispuesto varios ganchos alrededor del riel de puesta en contacto. La separacion entre dos ganchos adyacentes a lo largo de uno de los cantos del riel de puesta en contacto representa preferentemente de 1 cm a 10 cm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto en cuanto a una comunicacion por apriete estable entre el sustrato y el riel de puesta en contacto. La primera region parcial del gancho es adyacente preferentemente al campo del riel de puesta en contacto. De esta manera se impide un resbalamiento del riel de puesta en contacto paralelo a la superficie del sustrato. La forma y dimensiones del gancho se determinan de acuerdo con la invencion de manera tal que el riel de puesta en contacto se halle apretado de manera estable a la superficie del sustrato y no presente ninguna libertad de movimiento verticalmente con respecto a la superficie del sustrato. En casos individuales, el dimensionado de gancho depende del espesor del riel de puesta en contacto. El ancho del gancho a lo largo el canto del riel de puesta en contacto representa preferentemente de 1 mm a 10 mm. Para el apriete se presiona el riel de puesta en contacto preferentemente entre los elementos de fijacion en forma de gancho en contra de la superficie del sustrato, lo que tipicamente esta conectado con un curvado preliminar del elemento de fijacion. El dimensionamiento de los elementos de fijacion, en especial el espesor del material de los elementos de fijacion y la forma y tamano de la segunda region parcial del gancho se elige de manera tal que un curvado reversible de este tipo se elige de manera tal que un curvado reversible de este tipo es posible sin que se danen los elementos de fijacion.
En una ventajosa configuracion alternativa el elemento de fijacion esta configurado como pasador, que esta dispuesto verticalmente o de manera aproximadamente vertical con respecto a la superficie del sustrato. El pasador puede presentar un area en seccion transversal triangular, rectangular, oval o poligonal, preferentemente circular, paralela a la superficie del sustrato. La longitud y ancho del pasador paralelamente a la superficie del sustrato representa preferentemente de 2 mm a 10 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a una comunicacion estable entre el riel de puesta en contacto y el sustrato. El riel de puesta en contacto presenta uno o varios orificios a traves de los que se grnan los elementos de fijacion. El numero, la disposicion relativa, la forma y el tamano de los orificios en el riel de puesta en contacto se eligen de manera adecuada a tal efecto. La altura de cada elemento de fijacion se elige de manera adecuada a tal efecto de manera que el elemento de fijacion sobrepase el riel de puesta en contacto. Despues del presionado del riel de puesta en contacto a la superficie del sustrato se abraza el riel de puesta en contacto mediante el por lo menos un elemento de fijacion de manera estable y permanente a la superficie del sustrato. A tal efecto es por ejemplo posible calentar la punta alejada con respecto al sustrato de cada elemento de fijacion y deformarselo de manera adecuada, de manera que el riel de puesta en contacto no presente ninguna libertad de movimiento verticalmente con respecto a la superficie del sustrato. Es preferible que sobre cada elemento de fijacion se aplique un elemento fijante, preferentemente se lo inserta, sobre el que se aplica una fuerza de presionado sobre el riel de puesta en contacto. Los elementos fijantes contienen preferentemente por lo menos un metodo o una aleacion, por ejemplo acero, pero tambien pueden contener un polimerico. Los elementos fijantes adecuados son por ejemplo anillos de sujecion Starlock®. Sin embargo, tambien es posible utilizar elementos fijantes con otra configuracion, que en su posicion de incorporacion no se desprenden de los elementos de fijacion.
En principio, el riel de puesta en contacto puede ser apretado mediante un elemento de fijacion con elemento fijador en
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la superficie del sustrato. Por ejemplo, un riel de puesta en contacto con conformacion plana puede ser apretad con un unico elemento de fijacion a un sustrato polimerico curvado. El riel de puesta en contacto elastico es curvado por apriete al sustrato curvado. La elasticidad del riel de puesta en contacto conduce a una fuerza de presionado del riel de puesta en contacto al sustrato polimerico. Con ello se pone a disposicion una puesta en contacto electrico, estable y permanente del circuito impreso.
Es preferible que el riel de puesta en contacto sea apretado mediante por lo menos dos elementos de fijacion con elementos fijantes insertados en la superficie del sustrato. Con ello se mejora de manera ventajosa la estabilidad de la puesta en contacto electrico del circuito impreso. De manera especialmente preferida hay varios elementos de fijacion dispuestos a lo largo de la longitud del riel de puesta en contacto. Tambien pueden disponerse varias filas de elementos de fijacion a lo largo de la longitud del riel de puesta en contacto. La separacion entre dos elementos de fijacion adyacentes representa preferentemente de 1 cm a 15 cm, por ejemplo 10 cm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto en cuanto a una comunicacion por apriete estable entre el sustrato y el riel de puesta en contacto.
La comunicacion electrica entre el sistema electrico exterior y el circuito impreso tiene lugar de acuerdo con la invencion por intermedio del riel de puesta en contacto electricamente conductor. En una configuracion ventajosa, entre la superficie del sustrato y el circuito impreso en la region del riel de puesta en contacto y/o entre el riel de puesta en contacto y el circuito impreso se halla dispuesto un riel colector de corriente electrica adicional. La ventaja especial del o de los rieles colectores de corriente electrica se encuentra en una mejor puesta en contacto electrica, en especial cuando varias vfas de conductor esta conectadas electricamente con el riel de puesta en contacto.
Los rieles colectores de corriente electrica contienen preferentemente volframio, cobre, mquel, manganeso, aluminio, plata, cromo, estano y/o hierro, como tambien sus mezclas y/o aleaciones, de manera especialmente preferida volframio y/o cobre. Los rieles colectores de corriente electrica presentan preferentemente un espesor de 10 pm a 200 pm, de manera especialmente preferida de 50 pm a 100 pm. El ancho de un riel colector de corriente electrica, a lo largo del que esta conectado el nivel colector de corriente electrica con el circuito impreso, representa preferentemente de 2 mm a 100 mm, de manera especialmente preferida de 5 mm a 20 mm. La longitud de los rieles colectores de corriente electrica puede variar en terminos amplios y adaptarse de manera excelente a las exigencias de los casos individuales. Si se ponen en contacto varias vfas de conductores que se desarrollan en paralelo, resulta la longitud minima de los rieles colectores de corriente electrica a partir del numero de vfas de conductor y la separacion entre las vfas de conductor adyacentes. La longitud de los rieles colectores de corriente electrica representa por ejemplo de 5 cm a 50 cm.
Los rieles colectores de corriente electrica estan preferentemente recubiertos con mquel, estano y/o plata. El espesor de capa representa preferentemente de 0,1 pm a 20 pm, de manera especialmente preferida de 6 pm a 12 pm. La ventaja especial del recubrimiento consiste en una mayor capacidad de conducir corriente electrica y estabilidad anticorrosion de los rieles colectores de corriente electrica.
El riel colector de corriente entre una superficie de sustrato y una circuito impreso en la region del riel de puesto en contacto se fija preferentemente con una cinta adhesiva bilateral o mediante un adhesivo sobre el sustrato. La comunicacion electrica del riel colector de corriente, circuito impreso y riel de puesto en contacto se simplifica de manera ventajosa y el riel colector de corriente electrica queda fijado de manera permanente sobre la superficie del sustrato.
Si entre la superficie del sustrato y el circuito impreso en la region del riel de puesto en contacto y entre el riel de puesto en contacto y el circuito impreso se halla dispuesto en cada caso un riel colector de corriente electrica, en tal caso pueden ambos rieles colectores estar conectados entre sf mediante pasta de soldar. En tal caso, el circuito impreso esta empotrada en la pasta de soldar, lo que de manera ventajosa tiene como efecto una puesta en contacto electrica mejorada y mas estable, tambien cuando el circuito impreso de por sf no puede soldarse con soldadura blanda. A tal efecto se utiliza preferentemente una pasta de soldar libre de plomo, ya que debido a la Directiva “Altauto” 2000/53/CE, dentro de la CE, las soldaduras blandas que contienen plomo deben ser reemplazadas por soldaduras blandas libres de plomo. La pasta de soldar contiene preferentemente estano y bismuto, indio, cinc, cobre, plata o sus composiciones. La proporcion de estano en la composicion de soldadura blanda representa del 3 % en peso al 99,5 % en peso, preferentemente del 10 % en peso al 95,5 % en peso, de manera especialmente preferida del 15 % en peso al 60 % en peso. La proporcion de bismuto, indio, cinc, cobre, plata o sus composiciones representa en la composicion de soldadura blanda del 0,5 % en peso al 97 % en peso, preferentemente del 10% en peso al 67 % en peso, pudiendo la correspondiente proporcion de bismuto, indio, cinc, cobre o plata ser del 0 % en peso. La composicion de soldadura blanda puede contener mquel, germanio, aluminio o fosforo con una proporcion del 0 % en peso al 5 % en peso. La composicion de soldadura blanda contiene de manera especialmente preferida Bi40Sn57Ag3, Sn40Bi57Ag3, Bi59Sn40Ag1, Bi57Sn42Ag1, ln97Ag3, Sn95,5Ag3,8Cu0,7, Bi67ln33, Bi33ln50Sn17, Sn77,2ln20Ag2,8, Sn95Ag4Cu1, Sn99Cu1, Sn96,5Ag3,5 o sus mezclas.
En una forma de realizacion preferida el circuito impreso se aplica sobre el sustrato polimerico por medio de un empotramiento por ultrasonido. Al respecto, se grna un sonotrodo preferentemente mediante un robot multiaxial y una nivelacion motorizada de la herramienta por arriba el lado interior del sustrato polimerico. La nivelacion de la herramienta, controlada de manera motorizada, permite adaptar la posicion del sonotrodo a la geometna tridimensional del sustrato polimerico. El sonotrodo transmite las oscilaciones mecanicas de elevada frecuencia,
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generadas por un generador de ultrasonido, hacia el sustrato polimerico. Con ello se genera calor y se funde una capa de superficie del lado interior del sustrato polimerico. El circuito impreso es introducido en una capa de superficie fundida. A tal efecto el sonotrodo gma un alambre en su punta, en donde el alambre es se hace avanzar desde un rollo de alambre cercano al sonotrodo de manera continua. Una herramienta adecuada como sonotrodo se conoce por ejemplo del documento US 6.023.837 A,
La profundidad de penetracion del circuito impreso en el sustrato polimerico representa preferentemente del 50% al 90%, de manera especialmente preferida del 60% al 75% del espesor eldel conductor impreso. La aplicacion sencilla del circuito impreso mediante empotramiento por ultrasonido es especialmente ventajosa en vista una comunicacion estable entre el circuito impreso y el sustrato polimerico.
Por lo menos una seccion del circuito impreso esta empotrada en el sustrato polimerico. El circuito impreso puede estar empotrada a lo largo de la totalidad de su longitud en el sustrato polimerico. Esto es especialmente ventajoso con vistas a una comunicacion estable entre el sustrato polimerico y el circuito impreso.
En una configuracion ventajosa de la invencion, la region prevista para la puesta en contacto con el riel de contacto, del circuito impreso, no esta empotrada en el sustrato polimerico. En este caso, entre el circuito impreso en la region del riel de puesta en contacto y el sustrato polimerico puede hallarse dispuesto un riel colector de corriente electrica adicional.
Sin embargo, el circuito impreso tambien puede aplicarse mediante otros procedimientos sobre el sustrato polimerico. En principio, el circuito impreso puede aplicarse mediante todos los procedimiento conocido la persona experta sobre el sustrato polimerico, siempre y cuando la region parcial prevista para la puesta en contacto con el riel de puesta en contacto sobresalga desde la superficie del sustrato polimerico. La aplicabilidad de acuerdo con la invencion de la puesta en contacto electrica mediante el riel de puesta en contacto independientemente de la aplicacion del circuito impreso es una gran ventaja de la presente invencion en comparacion con el estado de la tecnica. El circuito impreso puede presionarse por ejemplo despues del calentamiento del sustrato polimerico en la superficie del sustrato polimerico, como se describe por ejemplo en el documento DE 35 06 011 A1. El circuito impreso tambien pueda aplicarse sobre una lamina portador polimerico, el que es seguidamente encolado al sustrato polimerico. En este caso, si el circuito impreso ha de empotrarse entre la lamina portadora y el sustrato polimerico, debera por lo menos un extremo del circuito impreso sobresalir por arriba del canto de la lamina portadora, para despues del encolado de la lamina portadora con el sustrato ser accesible para la puesta en contacto.
El circuito impreso contiene por lo menos un metal, preferentemente volframio, cobre, mquel, manganeso, aluminio, plata, cromo y/o hierro, como tambien sus mezclas y/o aleaciones. El circuito impreso contiene de manera especialmente preferible volframio y/o cobre. Con ello se logran buenos resultados.
En una configuracion preferida el panel transparente de acuerdo con la invencion es un panel transparente calefaccionable. En este caso el circuito impreso esta conectado de manera electricamente conductora con el riel de puesta en contacto de acuerdo con la invencion. Preferiblemente hay por lo menos dos, tfpicamente varias, vfas de conductor conectadas con ambos rieles de puesta en contacto. Al aplicarse una diferencia de potencial electrico entre el riel de puesta en contacto fluye la corriente electrica a traves de cada una de las vfas de conductor. Con ello se calientan las vfas de conductor, que con ello posibilitan un calentamiento activo del panel transparente polimerico.
Por intermedio de ambos rieles de puesta en contacto se pone de manera ventajosa a disposicion una puesta en contacto electrica estable de las vfas de conductor. Cada circuito impreso esta conectado electricamente con ambos rieles de puesta en contacto y es alimentado con tension electrica independientemente de las demas vfas de conductor. En caso de danarse una de las vfas de conductor no se produce la desactivacion toral de la calefaccion total, lo que es una ventaja.
El espesor de las vfas de conductor representa preferentemente de 10 pm a 300 pm, de manera especialmente preferida de 25 pm a 150 pm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la transparencia del panel transparente polimerico, de la potencia calonfica introducida y que se evitan los cortocircuitos.
Las vfas de conductor se desarrollan preferentemente en lmea recta entre ambos rieles de puesta en contacto. Sin embargo, las vfas de conductor tambien pueden extenderse por ejemplo en forma de ondas, en forma de meandros o en forma de un patron en zigzag entre ambos rieles de puesta en contacto. La separacion entre dos vfas de conductor separadas es preferentemente constante a lo largo de la longitud total de las vfas de conductor. Sin embargo, la separacion entre dos vfas de conductor adyacentes puede tambien modificarse en el desarrollo entre ambos rieles de puesta en contacto.
Las vfas de conductor pueden desarrollarse en cualquier direccion arbitraria, preferentemente en direccion horizontal o vertical.
La separacion entre dos vfas de conductor adyacentes representa preferentemente de 5 mm a 30 mm, de manera especialmente preferida 6 mm a 20 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la transparencia del panel transparente polimerico y de la distribucion de la potencia calefactora introducida por intermedia de las vfas de conductor. La longitud de las vfas de conductor puede variar en margenes amplios y adaptarse por lo tanto facilmente
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a los requerimientos de los casos individuales- Las vfas conductor presentan, por ejemplo, longitudes de 5 cm a 150 cm.
Las vfas de conductor pueden estar conectadas entre s^ por intermedia de los lados alejados con respecto al riel de contacto. Las vfas de conductor pueden aplicarse por lo tanto en forma de un unico alambre calefactor sobre el sustrato polimerico, en donde el alambre calefactor despues de la aplicacion comprende dos o mas secciones, que estan previstas como vfas del conductor y que estan conectados entre s^ a modo de lazos. Cada seccion prevista como alambre calefactor esta conectada en la region de un extremo con el riel de puesta en contacto y en la region del otro extremo con el segundo riel de puesta en contacto. Cada seccion del alambre calefactor en la region del riel de puesta en contacto y entre el riel de puesta en contacto configura una circuito impreso.
Como alternativa pueden las vfas de conductor adyacentes no estar conectadas entre sf en el lado alejado con respecto al otro riel de contacto, de un riel de puesta en contacto. Las vfas de conductor se aplican asf en forma de varios alambres calefactores sobre el sustrato polimerico, en donde cada alambre calefactor esta conectado en la region de un extremo con el primer riel de puesta en contacto y en la region del otro extremo con el segundo riel de puesta en contacto. Cada alambre calefactor comprende una circuito impreso en la region del riel de puesta en contacto entre los rieles de puesta en contacto.
Tambien puede haber mas de dos rieles de puesta en contacto dispuestos sobre el sustrato polimerico. Asf por ejemplo, es posible implementar varios campos de calefaccion independientes entre sr Por ejemplo, una parte de las vfas de conductor, que configura un primer campo calefactor, puede estar conectada con un primer o segundo riel de puesto en contacto y una segunda parte del circuito impreso es, que configura un segundo campo calefactor, puede estar conectada con un tercer y un cuarto riel de puesta en contacto. Por ejemplo, dos campos de calefaccion independientes entre sf tambien pueden implementarse de manera tal que todas las vfas de conductor esten conectadas con un primer riel de puesta en contacto. Una parte de las vfas del conductor, que configura un primer campo de calefaccion, esta adicionalmente conectada con un segundo riel de puesto en contacto y otra parte de las vfas de conductores, que configura un segundo campo de calefaccion, esta adicionalmente conectada con un tercer riel de puesta en contacto. Naturalmente, tambien es posible realizar mas de dos campos de calefaccion independientes entre sf de acuerdo con la invencion.
El sustrato polimerico es preferentemente plano o presenta una curvatura suave o fuerte en una direccion o en varias direcciones del espacio.
El sustrato polimerico es preferentemente transparente, por lo menos de a regiones. El sustrato polimerico puede ser incoloro, estar colorado o presentar tonalidades. El sustrato polimerico puede ser lfmpido o turbio.
El sustrato polimerico contiene preferentemente por lo menos polietileno (PE), policarbonato (PC), polipropileno (PP), poliestireno, polibutadieno, polinitrilo, poliester, poliuretano, metacrilato de polimetilo, poliacrilato, poliester, poliamida, tereftalato de polietileno (PET), acrilonitrilo-butadieno-estireno (aBs), estireno-acrilonitrilo (SAN), ester acnlico-estireno-acrilonitrilo (ASA), acrilonitrilo-butadieno-estireno - policarbonato (ABS/PC) y/o copolfmeros o sus mezclas.
El sustrato polimerico contiene de manera especialmente preferida policarbonato (PC), tereftalato de polietileno (PET) y/o metacrilato de polimetilo (PMMA). Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la transparencia, elaboracion, resistencia mecanica, resistencia a la intemperie y aptitud qmmica del sustrato polimerico.
El sustrato polimerico presenta preferentemente un espesor de 1 mm a 10 mm, de manera especialmente preferida de 3 mm a 5 mm. Esto es especialmente ventajoso en cuanto a la resistencia mecanica y elaboracion del sustrato polimerico. La importancia del cuerpo fundamental polimerico puede variar en terminos amplios y se orienta de acuerdo con la utilizacion de la invencion. Es preferible que el sustrato polimerico presente un area de 100 cm2 a 3 m2, por ejemplo de 1,5 m2, que es usual para paneles transparentes no utilizados en vetnculos y en el campo de la arquitectura.
Por razones esteticas puede ser deseable que la puesta en contacto electrica de el del conductor por medio del circuito impreso no sea visible a traves del sustrato polimerico. A tal efecto es posible colorear o ennegrecer por ejemplo el sustrato polimerico en el riel de puesta en contacto. El sustrato polimerico tambien puede fabricarse por ejemplo mediante colada de inyeccion de multiples componentes, caso este en el que el sustrato polimerico en la region en la que debena disponerse el riel de puesta en contacto, comprende un componente opaco, que oculte ampliamente la vista sobre la puesta en contacto electrica a traves del sustrato polimerico.
El componente opaco del sustrato polimerico comprende de manera preferible por lo menos un agente de coloracion. Gracias al agente de coloracion se logra la opacidad del componente. El agente de coloracion puede contener materiales colorantes inorganicos y/u organicos y pigmentos. El agente colorearte puede ser multicolor o no. Colorantes adecuados son conocidos de la persona experta y pueden consultarse por ejemplo en: Colour Index de la British Society of Dyers and Colourists y del American Association of Textile Chemists and Colorists. Es preferible utilizar un pigmento negro como colorante, por ejemplo hollm en forma de pigmento (Carbon Black), negro de anilina, negro de hueso, negro de oxidos de hierro, negro de espinela y/o grafito. Con ello se obtiene un componente opaco negro.
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Como alternativa puede aplicarse una impresion de serigraffa sobre una superficie del sustrato polimerico.
En una configuracion ventajosa de la invencion, sobre la superficie orientada hacia el riel de puesta en contacto, del sustrato polimerico se aplica un recubrimiento protector, a efectos de proteger el panel transparente de acuerdo con la invencion contra las influencias ambientales. Es preferible utilizar sistemas de lacas de endurecimiento termico o que se endurezcan bajo la radiacion ultravioleta basados en polisiloxanos, poliacrilatos, polimetacrilatos y/o poliuretanos. El recubrimiento protector tiene preferentemente un espesor de capa de 1 pm a 50 pm, de manera especialmente preferida de 2 pm a 25 pm. La ventaja especial consiste en la mayor resistencia contra los rasgunos y la resistencia a la intemperie, del sustrato polimerico gracias al recubrimiento protector.
El recubrimiento protector puede ademas contener ligantes y pigmentos colorantes como tambien bloqueadores de la radiacion ultravioleta, como tambien materiales de conservacion y componentes para elevar la resistencia a los rasgunos, por ejemplo, nanopartfculas.
El recubrimiento protector puede aplicarse mediante un procedimiento de inmersion, inundacion o de rociado sobre el sustrato polimerico. Despues de la aplicacion, se endurece el recubrimiento protector mediante temperatura y/o un aporte de luz UV.
Como productos adecuados como recubrimiento protector pueden mencionarse por ejemplo AS4000, AS4700, PHC587 o UVHC300, comercializados por la empresa Momentive.
El objetivo de la presente invencion se logra ademas de acuerdo con la invencion mediante un procedimiento para fabricar un panel transparente polimerico con una estructura electricamente conductora, en donde por lo menos:
a) se pone a disposicion un sustrato polimerico, que en una superficie contiene por lo menos un elemento de fijacion configurado de una sola pieza con el sustrato polimerico;
b) se aplica por lo menos una circuito impreso en la superficie del sustrato; y
c) se fija por abrazado por lo menos un riel de puesta en contacto en la region del circuito impreso mediante un elemento de fijacion a la superficie del sustrato.
En una configuracion ventajosa se aplica el circuito impreso mediante empotramiento por ultrasonido a la superficie del sustrato. En otra consideracion ventajosa, antes de la aplicacion del circuito impreso se aplica un riel colector de corriente electrica sobre la superficie del sustrato, preferentemente por encolado. Al respecto, el riel colector de corriente electrica se posiciona en la region de la superficie del sustrato que esta previsto para el apretado del riel de puesta en contacto. Puede guiarse un sonotrodo para el empotramiento por ultrasonido, por lo que el circuito impreso se empotra a ambos lados del riel colector de corriente electrica en la superficie del sustrato polimerico.
El panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora se utiliza preferentemente como panel transparente o como parte componente de un panel transparente para medios de movimiento para transito sobre tierra, en el aire o sobre el agua, en especial como panel posterior, parabrisas, paneles laterales, de techo, recubrimiento de luces y/o de spoilers de vehnculos de motor y vehfculos que se mueven sobre rieles. El panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora tambien puede utilizarse en piezas individuales funcionales o decorativas o como parte componente en muebles y aparatos. El panel transparente polimerico se utiliza en especial como panel con funciones de calefaccion y/o de antena, en donde la o las vfas de conductor de acuerdo con la invencion se utilizan como conductores termicos y/o como conductores de antena.
La invencion se explica con mayor detenimiento con ayuda de un dibujo y de ejemplos de realizacion. El dibujo es una representacion esquematica y no esta en escala. El dibujo no delimita la invencion de ninguna manera. En el dibujo:
la Figura 1 es una vista superior sobre una primera configuracion el panel transparente de acuerdo con la invencion;
la Figura 2 es una vista superior sobre otra configuracion del panel transparente de acuerdo con la invencion;
la Figura 3 representa un corte a lo largo de A-A' a traves del panel transparente de acuerdo con la Figura 1;
la Figura 4 representa un corte a lo largo de A-A' a traves del panel transparente de acuerdo con la Figura 1 antes de aplicarse el riel de puesta en contacto;
la Figura 5 representa un corte a lo largo de A-A' a traves de otra configuracion del panel transparente de acuerdo con la invencion;
la Figura 6 representa una seccion a lo largo de A-A' a traves del panel transparente de acuerdo con la Figura 1;
La Figura 7 es un corte a lo largo de B-B' a traves de otra configuracion del panel transparente de acuerdo con la invencion;
la Figura 8 es una seccion a lo largo de C-C' a traves del panel transparente de acuerdo con la Figura 2;
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la Figura 9 es una corte a lo largo de C-C' a traves de otra configuracion del panel transparente de acuerdo con invencion; y
la Figura 10 representa un diagrama de flujo detallado del procedimiento de acuerdo con la invencion para fabricar un panel transparente polimerico con una estructura electricamente conductora.
Las Figuras 1,3, y 6 muestran cada una de ellas un detalle de un panel transparente polimerico (I) de acuerdo con la invencion provisto de una estructura electricamente conductora. El panel transparente polimerico (I) esta previsto como panel transparente calefactable. El panel transparente polimerico (I) contiene un sustrato polimerico 1. El sustrato polimerico 1 contiene policarbonato (PC) y presenta un espesor de 4 mm. Sobre una superficie 12 del sustrato polimerico se hallan dispuestas ocho vfas de conductor 2. Las vfas de conductor 2 estan dispuestas paralelamente entre sf y horizontalmente. Las vfas de conductor 2 contienen volframio y presentan un espesor de 70 pm. La separacion entre dos vfas de conductor adyacentes es de 15 mm. Las vfas de conductor 2 estan empotradas mediante empotramiento por ultrasonido en la totalidad de su longitud en el sustrato polimerico 1, siendo la profundidad de penetracion de aproximadamente 40 pm. El panel transparente polimerico (I) contiene ademas dos rieles de puesta en contacto 3. La primera region extrema de cada circuito impreso 2 esta conectada electricamente con el primer riel de puesta en contacto 3 y la segunda region extrema de cada circuito impreso 2 esta conectada electricamente. Al respecto, las regiones extrema de los circuitos impresos 2 estan dispuestas entre el sustrato polimerico 1 y el riel de puesta en contacto 3. Las vfas de conductor son secciones de un unico alambre de calefaccion, que ha sido aplicado en forma de bucle de secciones conectadas entre sf sobre el sustrato polimerico 1. Con ello las vfas de conductor adyacentes 2 estan conectadas entre sf por intermedio de una region del alambre calefactor, teniendo lugar la comunicacion alternadamente sobre el lado alejado con respecto al primer riel de puesta en contacto 3 del segundo riel de puesta en contacto 3 y sobre el lado alejado con respecto al segundo riel de puesta en contacto 3 del primer riel de puesta en contacto 3.
Los rieles de puesta en contacto 3 contienen acero inoxidable. La region prevista para el apretado en la superficie 12 del sustrato polimerico de cada riel de puesta en contacto 3 presenta un area basica rectangular con un ancho de 15 mm y una longitud de 80 mm. El espesor de los rieles de puesta en contacto representa 1,5 mm.
El panel transparente polimerico (I) presenta ademas elementos de fijacion 4, que estan conformados de una sola pieza con el sustrato polimerico 1. Los elementos de fijacion 4 estan conformados como ganchos. Alrededor de cada riel de puesta en contacto 3 se hallan dispuestos seis elementos de fijacion 4. Por medio de los elementos de fijacion 4 cada riel de puesta en contacto 3 se mantiene apretado de manera estable y permanentemente sobre la superficie 12 del sustrato polimerico 1. El riel de puesta en contacto 3 se presiona con ello contra las vfas de conductor 2, por lo cual se pone a disposicion una comunicacion electrica estable permanente entre el riel de puesta en contacto 3 y las vfas de conductor 2., Mediante el apriete del riel de puesta en contacto 3 se pone a disposicion una puesta en contacto electrica sencilla con las vfas de conductor 2, no siendo necesario de una etapa de trabajo adicional tales como soldadura blanda o soldadura fuerte y lograndose una comunicacion manifiestamente mas estable que por ejemplo mediante un adhesivo electricamente conductor.
Cada riel de puesto en contacto 3 comprende una region de conexion 5, que ha sido prevista para la comunicacion con una fuente de tension externa no representada. La region de conexion 5 esta desplazada en el lado longitudinal alejada con respecto a al otro riel de puesta en contacto 3 de la region rectangular prevista para el apriete del sustrato polimerico en la superficie 12 y esta desplazado lateralmente con respecto a la misma. La region de conexion 5 esta configurada como conectador de enchufe plano normalizado, en la que puede insertarse el acoplamiento de un cable de comunicacion no representado para el suministro de voltaje electrico. Con ello el riel de puesta en contacto 3 representa de manera ventajosa una interfaz para una alimentacion externa con tension electrica, de manera tal no son necesarias otras etapas de trabajo tales como por ejemplo la soldadura blanda del riel de puesta en contacto 3 con un elemento de conexion electrica.
Al aplicarse una diferencia de potencial entre ambos rieles de puesta en contacto 3 fluye corriente a traves de cada circuito impreso 2. El calor asf generado posibilita una calefaccion activa del panel transparente polimerico (I). Gracias a las puestas en contacto independientes entre sf de las de las vfas de conductor 2 individuales, el dano en una de las vfas de conductor 2 no ocasiona una desactivacion completa de la calefaccion total del panel transparente polimerico.
Las Figuras 2 y 8 muestran cada una de ellas un detalle de una configuracion alternativa del panel transparente polimerico (I) de acuerdo con la invencion. Sobre la superficie 12 del sustrato polimerico 1 se han dispuestos seis alambres calefactores como vfas de conducto. En las regiones de las puestas en contacto electrico no se han empotrado las vfas de conductor 2 en el sustrato polimerico 1. A una de cada riel de puesta en contacto 3 y de las vfas de conductor 2 se halla dispuesto un riel colector de corriente electrica principal 6. En la region de cada riel de puesta en contacto 3 se halla dispuesto otro riel colector de corriente electrica 6 entre la superficie 12 del sustrato 1 y las vfas de conductor 2. Los rieles colectores de corriente electrica 6 contienen cobre y presentan un espesor de 100 pm. Los rieles colectores de corriente electrica 6 estan soldados con estano. La longitud y ancho de los rieles colectores de corriente electrica 6 se corresponde a la longitud y ancho del riel de puesta en contacto 3. Gracias a los rieles colectores de corriente electrica 6 se mejora mas aun la puesta en contacto electrica de las vfas de conductor 2. Los rieles colectores de corriente electrica 6 entre la superficie del sustrato 1 y las vfas de conductor 2 estan encolados mediante una cinta adhesiva 9 sobre el sustrato por encolado.
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Cada riel de puesta en contacto 3 esta apretado mediante tres elementos de fijacion 4 a la superficie 12 del sustrato polimerico 1. Los elementos de fijacion 4 estan configurados cono pasadores. Los elementos de fijacion 4 presentan una seccion transversal con area circular paralela a la superficie 12 del sustrato 1 con un diametro de 5 mm. El riel de puesta en contacto 3 y los rieles colectores de corriente electrica 6 presentan orificios circulares, a traves de los cuales se llevan los elementos de fijacion 4. Sobre cada elemento de fijacion 4 en el lado alejado con respecto al sustrato 1 del riel de puesta en contacto 3 se ha insertado un elemento de fijacion 8. El elemento fijante es ejemplo un anillo de sujecion Starlock® (Round shaft, Numero de artfculo 8153), que ya no puede soltarse despues de la insercion desde el elemento de fijacion 4. Gracias a los elementos de fijacion 4 con los elementos fijantes 8 se mantiene por lo tanto cada riel de puesta en contacto 3 de manera permanente a la superficie 12 del sustrato 1. Con ello los rieles de puesta en contacto 3 son presionados contra las vfas de conductor 2, con lo que se pone a disposicion una comunicacion electrica estable permanente entre el riel de puesta en contacto 3 y las vfas de conductor 2.
La region de conexion 5 de cada riel de puesta en contacto 3 esta apretada en un lado transversal de la region rectangular prevista en la superficie de la superficie 12 del sustrato polimerico.
La Figura 3 muestra una seccion a lo largo de A-A' a traves del panel transparente polimerico de acuerdo con la invencion (1) de acuerdo con la Figura 1. Puede observarse el sustrato polimerico 1, las vfas de conductor 2 empotradas en ella, un riel de puesta en contacto 3, que esta prevista con los elementos conformados de una sola pieza con el sustrato 1 y sus elementos de fijacion 4 como tambien la region 5 del riel de puesta en contacto 3, que esta previsto para la comunicacion con una fuente de tension externa.
La Figura 4 muestra el panel transparente polimerico (I) de la Figura 3 antes del apriete de los riel de puesta en contacto 3 al sustrato 1. El riel de puesta en contacto 3 esta curvado a lo largo de su longitud, por lo que sus extremos apuntan desde el sustrato. Con ello el riel de puesta en contacto 3 esta previsto con un pretensado, que debido a elasticidad de acuerdo con la invencion se mantiene despues del apriete. Gracias al pretensado se eleva la fuerza de presionado del riel de puesta en contacto 3 y aumenta la estabilidad de la puesta en contacto electrica de manera ventajosa.
Para el apriete se presiona el riel de puesta en contacto 3 entre los elementos de fijacion 4 en la superficie 12 del sustrato 1. Con ello se curvan los elementos de fijacion 4 predominantemente con respecto al riel de puesta en contacto 3.
Como continuacion del ejemplo de realizacion de las Figuras 1 y 3, la Figura 5 muestra una configuracion alternativa de acuerdo con la invencion. En las regiones de la puesta en contacto electrica las vfas de conductor 2 no estan empotradas en el sustrato polimerico 1. En la region de cada riel de puesta en contacto 3 se halla dispositivo un riel colector de corriente electrica 6 entre la superficie 12 del sustrato 1 y las vfas de conductor 2. Gracias a los rieles colectores de corriente electrica 6 se mejora mas aun la puesta en contacto electrica de las vfas de conductor 2. Los rieles colectores de corriente electrica 6 estan fijados mediante una cinta adhesiva bilateral al sustrato 1.
Una primera region parcial de los elementos de fijacion de forma de gancho 4 esta dispuesta en una direccion un tanto vertical con respecto a la superficie 12 del sustrato 1. A la primera region parcial se halla empalmada una segunda region parcial, que se extiende en la direccion del riel de puesta en contacto 3 y que esta dispuesta en el lado alejado con respecto al sustrato 1 del riel de puesta en contacto 3. En el ejemplo de realizacion mostrada ambas regiones parciales del elemento de fijacion 4 estan dispuestas en un angulo de aproximadamente 30° entre sf Con ello se logra una flexibilidad de la segunda region parcial, lo que facilita de manera ventajosa la aplicacion de los rieles de puesta en contacto 3.
El riel de puesta en contacto 3 esta provisto con un recubrimiento que contiene plata 10, cuyo espesor de capa es de 10 pm. Con ello se eleva la capacidad de conducir corriente electrica y la estabilidad frente a la corrosion, del riel de puesta en contacto 3 de manera ventajosa.
Sobre la superficie alejada del riel de puesta en contacto 3 del sustrato polimerico 1 se halla aplicado un recubrimiento protector 11. El recubrimiento protector 11 contiene una laca de endurecimiento termico basada en polisiloxano y presenta un espesor de capa de 15 pm. Gracias al recubrimiento protector 11 se protege de manera ventajosa el sustrato polimerico 1 de manera ventajosa contra las influencias ambientales tales como el clima y los efectos dinamicos.
La Figura 6 muestra una seccion a lo largo de B-B' a traves del panel transparente polimerico (I) de acuerdo con la invencion segun la Figura 1. Puede observarse el sustrato polimerico 1, una circuito impreso 2 empotrada en el, el riel de puesta en contacto 3, los elementos de fijacion 4 formados de una sola pieza junto con el sustrato 1 como tambien la region 5 del riel de puesta en contacto 3, que esta previsto para la comunicacion con una fuente externa de voltaje.
La Figura 7 muestra en continuacion del ejemplo de realizacion de las Figuras 1 y 6 una configuracion alternativa del panel transparente (1) de acuerdo con la invencion. En este ejemplo de realizacion, la region de conexion del riel de puesta en contacto 3 esta dispuesta por arriba de los rieles de puesta en contacto 3. En cada riel de puesta en contacto 3 se ha impreso un perfil. La superficie orientada hacia el sustrato del riel de puesta en contacto 3 presenta con ello dos elevaciones, que en seccion transversal presentan el perfil de un segmento de drculo y que se extienden a lo largo del riel de puesta en contacto 3. Las vfas de conductor 2 se hallan por intermedio de una region de cada elevacion en
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contacto con el riel de puesta en contacto 3. Con ello se eleva la presion que ejerce el riel de puesta en contacto 3 apretado sobre las circuito impreso 2, y se eleva de manera ventajosa la estabilidad de la puesta en contacto electrica de manera ventajosa.
La Figura 8 muestra una seccion a lo largo de C-C' a traves del panel transparente polimerico (I) de acuerdo con la invencion segun la Figura 2. Puede observarse el sustrato polimerico 1, las vfas de conductor 2, un riel de puesta en contacto 3 con la region 5 prevista para la comunicacion con una fuente de tension externa, los rieles colectores de corriente electrica 6 como tambien los elementos de fijacion formados de una sola pieza con el sustrato 1 con los elementos fijantes 8.
Como continuacion del ejemplo de realizacion de las Figuras 2 y 8 la Figura 9 muestra una configuracion alternativa del panel transparente polimerico (I) de acuerdo con la invencion. Ambos rieles colectores de corriente electrica dispuestos 6 en la region de un riel de puesta en contacto 3 estan unidos entre sf mediante una pasta de soldar 7. La pasta de soldar contiene 57 % en peso de bismuto, 42 % en peso de estano y 1 % en peso de plata. Si bien las vfas de conductor 2 que contienen wolframio de por sf no son soldables con soldadura blanda, las vfas de conductor 2 estan embebidos en la pasta de soldar 7. Con ello se logra de manera ventajosa una puesta en contacto electrica mejorada y mas estable.
La Figura 10 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realizacion para la fabricacion de un panel transparente polimerico (I) con una estructura electricamente conductora.
Se fabrican muestras de ensayo del panel transparente polimerico (I) con estructura electricamente conductora. Los sustratos polimericos 1 se fabrican mediante colada de inyeccion con los elementos de fijacion 4. Al respecto se utilizan elementos de fijacion 4 de acuerdo con las Figuras 1 y 2. A continuacion y mediante empotramiento por ultrasonido se empotran las vfas de conductor 2 en la superficie 12 del sustrato 1. Dos rieles de puesta en contacto 3 son apretados mediante los elementos de fijacion 4 a la superficie 12 del sustrato 1 y con ello se hallan en contacto con las vfas de conductor 2. Mediante la aplicacion de una diferencia de potencial entre el riel de puesta en contacto 3 se posibilita el calentamiento activo del panel transparente polimerico (I).
Gracias a los elementos de fijacion 4 configurados de una sola pieza con el sustrato polimerico 1 fue posible apretarde manera sencilla los rieles de puesta en contacto 3 al sustrato polimerico 1. La comunicacion entre el sustrato 1 y el riel de puesta en contacto 3 fue permanentemente estable. Con ello se logro tambien una comunicacion electrica estable permanente entre el riel de puesta en contacto 3 y las vfas de conductor 2. Las vfas de conductor 2 puestas en contacto de acuerdo con la invencion facilitaron la eliminacion de la humedad condensada ambiente y del hielo del panel transparente polimerico en poco tiempo. Gracias a la puesta en contacto electrico de cada circuito impreso 2 mediante el riel de puesta en contacto 3 un dano intencionalmente ocasionado en una sola circuito impreso 2 no condujo a la inutilizacion completa de la accion de calefaccion.
Para el especialista era imprevisto y sorprendente que de manera sencilla podfa lograrse una puesta en contacto sencilla y de realizacion facil de las vfas de conductor 2.
Lista de numeros de referencia
(I) Panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora
(1) Sustrato polimerico
(2) Circuito impreso
(3) Riel de puesta en contacto
(4) Elemento de fijacion
(5) Region de conexion de (3)
(6) Riel colector de corriente electrica
(7) Pasta de soldar para soldadura blanda o fuerte (no autogena)
(8) Elemento fijante
(9) Cinta adhesiva doble
(10) Recubrimiento de (3)
(11) Recubrimiento protector de (1)
(12) Superficie de (1)
A-A' Lmea de corte
- B-B'
- Lmea de corte
- C-C'
- Lmea de corte
Claims (14)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Un panel transparente polimerico (I) con estructura electricamente conductora, que comprende:- un sustrato polimerico (1) con por lo menos un circuito impreso (2) sobre una superficie (12) del sustrato (1);- por lo menos un riel de puesta en contacto electricamente conductor, elastico (3), que esta conectado electricamente con una region parcial del circuito impreso (2) dispuesta entre el sustrato polimerico (1) y el riel de puesta en contacto (3); y- por lo menos un elemento de fijacion (4) con el que esta fijado por apriete el riel de puesta en contacto (3) en la superficie (3) del sustrato polimerico (1);estando el elemento de fijacion (4) configurado de una sola pieza junto con el sustrato polimerico (1);caracterizado por que el circuito impreso (2) presenta un area de contacto electrico, por medio del cual se pone a disposicion la comunicacion electrica entre el circuito impreso (2) y el riel de puesta en contacto (3), en donde el area de contacto electrico esta alejada con respecto a la superficie (12) del sustrato (1).
- 2. Panel transparente segun la reivindicacion 1, en donde cada elemento de fijacion (4) esta configurado como gancho adyacente al riel de puesto en contacto (3).
- 3. Panel transparente segun la reivindicacion 1, en donde cada elemento de fijacion (4) esta conformado como pasador, que es conducido a traves de un orificio en el riel de puesta en contacto (3) y sobre el que se ha aplicado un elemento fijante (8), preferentemente por insercion.
- 4. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el riel de puesta en contacto (3) contiene por lo menos un acero inoxidable, un acero no corrosible y/o un acero para resortes, y presenta preferentemente un espesor de 0,5 mm a 5 mm, de manera especialmente preferida de 1 mm a 3 mm.
- 5. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el riel de puesta en contacto (3) esta provisto de un recubrimiento (10) que contiene por lo menos mquel, estano, cobre y/o plata y que preferentemente presenta un espesor de capa de 0,1 pm a 20 pm, de manera especialmente preferida de 6 pm a 12 pm.
- 6. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde entre la superficie del sustrato (1) y el circuito impreso (2) en la region del riel de puesta en contacto (3) y/o entre el riel de puesta en contacto (3) y el circuito impreso (2) se halla dispuestos un riel colector de corriente electrica (6), que preferentemente contiene por lo menos volframio, cobre, mquel, manganeso, aluminio, plata, cromo, hierro, estano y/o sus aleaciones y que preferentemente presenta un espesor de 10 pm a 200 pm, de manera especialmente preferida de 50 pm a 100 pm.
- 7. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde entre la superficie del sustrato (1) y el circuito impreso (2) en la region del riel de puesta en contacto (3) y entre el riel de puesta en contacto (3) y el circuito impreso (2) se halla dispuesto en cada caso un riel colector de corriente electrica (6) y en donde ambos rieles colectores de corriente electrica (6) estan conectados por una pasta de soldar (7).
- 8. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el riel de puesta en contacto (3) presenta una region de conexion (5) para la comunicacion con un sistema electrico exterior, que preferentemente esta configurado como conector de enchufe plano normalizado.
- 9. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1a 8, en donde en la superficie orientada hacia el sustrato (1) del riel de puesta en contacto (3) se ha introducido por lo menos una elevacion, que se desarrolla a lo largo de la longitud del riel de puesta en contacto (3).
- 10. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1a 9, en donde por lo menos una seccion del circuito impreso (2) esta empotrada en el sustrato polimerico (1), preferentemente en un espesor que es del 50 % a 90 %, preferentemente del 60 % al 75 % del espesor del circuito impreso (2).
- 11. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde el sustrato polimerico (1) contiene por lo menos policarbonato, tereftalato de polietileno y/o metacrilato de polimetilo y preferentemente presenta un espesor de 1 mm a 10 mm, de manera especialmente preferida de 3 mm a 5 mm.
- 12. Panel transparente segun una de las reivindicaciones 1a 11, en donde el circuito impreso (2) contiene por lo menos wolframio, cobre, mquel, manganeso, aluminio, plata, cromo, hierro y/o sus aleaciones y preferentemente presenta un espesor de 10 pm a 300 pm, preferentemente de 25 pm a 150 pm.
- 13. Procedimiento para la fabricacion de un panel transparente polimerico (I) con estructura electricamente conductora segun una de las reivindicaciones 1 a 12, en donde por lo menos:a) se pone a disposicion un sustrato polimerico (1), que en una superficie (12) comprende por lo menos un elemento de fijacion (4) configurado de una sola pieza junto con el sustrato polimerico (l);b) se aplica por lo menos una circuito impreso (2) sobre la superficie (12) del sustrato polimerico (1); yc) se fija por apriete por lo menos un riel de puesta en contacto (3) en la region del circuito impreso (2) mediante el 5 elemento de fijacion (4) en la superficie (12) del sustrato polimerico, en donde el riel de puesta en contacto (4) espresionado contra un area de contacto electrico de la por lo menos una circuito impreso (2) o contra un riel colector de corriente electrica (6) dispuesto entre el por lo menos una circuito impreso (2) y el riel de puesta en contacto, con lo cual se pone a disposicion una comunicacion electrica entre el rieles de puesta en contacto (3) y el circuito impreso (2), estando el area de contacto electrica alejada con respecto a la superficie (12) del sustrato (1).10 14. Procedimiento segun la reivindicacion 13, en donde el circuito impreso (2) se aplica mediante empotramientopor ultrasonido a la superficie (12) del sustrato polimerico (1).
- 15. Uso de un panel transparente polimerico con estructura electricamente conductora segun una de las reivindicaciones 1 a 12 en medios de transporte para el transito en tierra, en el aire o sobre el agua, en especial como lunetas, parabrisas, paneles de techo, recubrimiento de luces y/o spoilers de vehfculos de motor y vehfculos que se 15 desplazan sobre rieles.
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