ES2936509T3

ES2936509T3 - Recubrimiento conductor transparente duradero exterior en dosel de aeronave

Info

Publication number: ES2936509T3
Application number: ES17722195T
Authority: ES
Inventors: Krishna K Uprety; Alexander Bimanand; Khushroo H Lakdawala
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 2016-04-08
Filing date: 2017-04-07
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2037-04-07
Also published as: WO2017177162A1; CA3018997A1; EP3440025A1; US20170291680A1; CN108883974A; JP2019518622A; EP3440025B1

Abstract

Una transparencia estucada incluye: una transparencia; una capa base sobre la transparencia, comprendiendo la capa base al menos uno seleccionado de un compuesto orgánico, un compuesto de organosilicio y un compuesto de polisiloxano; una capa de metal en contacto físico con la capa base; y una capa de óxido de metal sobre la capa de metal, comprendiendo la capa de óxido de metal óxido de zinc dopado con aluminio (AZO). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recubrimiento conductor transparente duradero exterior en dosel de aeronave

Antecedentes

Los doseles de aeronaves tales como, por ejemplo, doseles de aeronaves furtivas, pueden incluir una capa (o capas) de baja resistencia (por ejemplo, alta conductividad eléctrica) para evitar o reducir la acumulación de carga estática y para proporcionar atenuación de radar. La carga estática puede acumularse en un dosel como resultado de precipitaciones estáticas y/o golpes de rayos, y puede interferir con diversas funciones de la aeronave. Al incluir una capa (o capas) de baja resistencia, el dosel de aeronave puede drenar o disipar la electricidad estática y de esta manera evitar o reducir la acumulación de carga estática en el dosel. La capa (o capas) de baja resistencia puede recubrirse con una capa superior de alta resistencia (por ejemplo, un recubrimiento antiestático de poliuretano), siempre que la carga estática pueda transferirse a través de la capa superior orgánica a la capa (o capas) de baja resistencia.

Los doseles de aeronaves de reacción modernos, tales como los doseles de aviones de combate furtivos F-22, se hacen típicamente de materiales poliméricos. Tales materiales se utilizan por su peso ligero, alta resistencia, y facilidad de moldeo. Sin embargo, la mayoría de los materiales poliméricos no cumplen con los requisitos para aeronaves furtivas, tales como la baja resistencia laminar y la capacidad de soportar condiciones climáticas extremas. Como un resultado, se emplean recubrimientos (por ejemplo, recubrimientos orgánicos e inorgánicos) para impartir alta conductividad eléctrica y otras características necesarias o deseadas para el dosel. Tales recubrimientos se describen en los documentos US 2012/328859, US 2014/093696 y US 2014/093738.

Típicamente, estos recubrimientos incluyen una capa de metal, por ejemplo, una capa de plata (Ag), platino (Pt), paladio (Pd) o tungsteno (W), y capas de óxido metálico antirreflectantes, por ejemplo, capas de óxido de indio y estaño (ITO) o dióxido de titanio (TiO²), para impartir conductividad eléctrica y transparencia al recubrimiento. Se prefieren las capas de metal que incluyen plata, ya que tales capas exhiben una alta conductividad eléctrica y un color neutro. Sin embargo, la plata carece de resistencia a la corrosión, y la oxidación de la plata a óxido de plata reduce la flexibilidad y la transmisión de luz de la capa de metal. Dado que la plata es más susceptible a la corrosión a altas temperaturas, típicamente se han aplicado recubrimientos de óxidos metálicos antirreflectantes a la capa de plata a temperaturas reducidas, lo que reduce la propiedad de elongación por tracción del recubrimiento de óxido metálico antirreflectante resultante. Adicionalmente, dado que la exposición ambiental (por ejemplo, humedad, luz ultravioleta y/o lluvia ácida) puede provocar la oxidación de la plata, los recubrimientos que incluyen una capa de plata a menudo también incluyen una o más capas orgánicas, tales como polímeros hidrófobos, para proteger la plata de la exposición ambiental. Aunque las capas orgánicas pueden reducir la exposición de la plata a la humedad, tales recubrimientos han exhibido una vida útil limitada debido a la rápida degradación de las propiedades eléctricas y ópticas del recubrimiento. Adicionalmente, las capas de óxido metálico, por ejemplo, las capas de ITO, típicamente se limitan a capas ultrafinas, lo que limita la transmitancia de luz del recubrimiento.

Resumen

De acuerdo con las modalidades de la presente descripción, una transparencia recubierta incluye: una transparencia; una capa base sobre la transparencia, la capa base incluye al menos una seleccionada de un compuesto orgánico, un compuesto de organosilicio y un compuesto de polisiloxano; una capa de metal en contacto físico con la capa base; y una capa de óxido metálico sobre la capa de metal, la capa de óxido metálico comprende óxido de zinc dopado con aluminio (AZO).

La capa de metal puede estar sustancialmente libre de plata.

La transparencia puede seleccionarse del grupo que consiste en un dosel de aeronave, un parabrisas de aeronave y una ventana de aeronave.

La capa de óxido metálico puede tener un grosor en un intervalo de aproximadamente 10 nm a menos de 200 nm. La capa de óxido metálico puede tener un grosor en un intervalo de más de 20 nm a menos de 180 nm.

La capa base puede incluye un material seleccionado del grupo que consiste en poliepóxidos, poliacrilatos, poliuretanos, polisiloxanos y sus combinaciones.

La capa de metal puede tener un grosor en un intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 nm.

La transparencia recubierta puede incluir además un adhesivo de coextrusión entre la transparencia y la capa base. La transparencia recubierta puede incluir además una capa superior sobre la capa de óxido metálico.

La capa superior puede incluir poliuretano.

La capa superior puede estar en contacto físico con la capa de óxido metálico.

En determinadas modalidades, la transparencia recubierta incluye además un adhesivo de coextrusión de capa superior entre la capa superior y la capa de óxido metálico.

El adhesivo de coextrusión de capa superior puede ser eléctricamente conductor.

Breve descripción de las figuras

Las figuras acompañantes, que se incorporan y forman parte de la descripción, ilustran modalidades de ejemplo de la presente descripción y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la presente descripción. La Figura 1 es una vista en sección transversal, despiezada de una transparencia recubierta que incluye una pila multicapa eléctricamente conductora que no forma parte de la invención.

Las Figuras 2-4 son vistas en sección transversal despiezadas de las transparencias recubiertas que no forman parte de la invención.

La Figura 5 es una vista en sección transversal, despiezada de una transparencia recubierta de acuerdo con una modalidad de la presente descripción.

La Figura 6 es un gráfico que muestra la transmitancia de luz frente a la longitud de onda de la luz para una pila multicapa que incluye AZO/Au/AZO y una pila multicapa que incluye ITO/Ag/ITO.

La Figura 7 es una vista lateral esquemática del arreglo usado en la prueba de flexión de cuatro puntos.

La Figura 8 es una vista superior esquemática de una porción del arreglo usado en la prueba de flexión de cuatro puntos.

La Figura 9 es un gráfico que muestra los resultados de la prueba de flexión de cuatro puntos para varias pilas multicapa.

Descripción detallada

En la siguiente descripción y en las reivindicaciones, diversas capas se describen como que están "posicionada sobre", "dispuesta sobre", "colocada sobre", o "sobre" una o más capas adicionales. Este lenguaje indica simplemente las posiciones relativas de las capas. Por lo tanto, en algunas modalidades, dos capas están literalmente una al lado de la otra, mientras que en otras modalidades, las mismas dos capas se separan por una o más capas adicionales. En cada caso, una de las dos capas se considera que está "posicionada sobre", "dispuesta sobre", "colocada sobre", o "sobre" la otra capa. También, "encima" o "sobre" puede significar "debajo". Por ejemplo, una capa que está "encima" o "sobre" otra capa también puede considerarse "debajo" de la otra capa, en dependencia del punto de vista.

Como se usa en la presente descripción en toda la solicitud, que incluye las reivindicaciones, el término "sustrato recubierto" o "transparencia recubierta" se refiere a un sustrato o transparencia que se ha protegido (por ejemplo, recubierto) con una o más capas de metal y/u óxido metálico para proporcionar una capa conductora sobre el sustrato. El sustrato o la transparencia pueden hacerse de vidrio o plástico, recubierto o sin recubrir, y pueden formar una ventana o el parabrisas de un automóvil, aeronave, o bote, edificio u otra estructura.

De acuerdo con las modalidades de la presente descripción, las capas de óxido metálico AZO pueden formarse de aproximadamente 97 a aproximadamente 99 % de ZnO y aproximadamente 1 a aproximadamente 3 % de AhO³. Dado que las capas de óxido metálico AZO de las modalidades de la presente descripción son más flexibles, por ejemplo, comparables con las capas de óxido metálico ITO, las pilas eléctricamente conductoras de las modalidades de la presente descripción son más flexibles y, por lo tanto, más duraderas (es decir, tienen propiedades mecánicas superiores) que ciertas pilas multicapas anteriores.

Una pila multicapa eléctricamente conductora de acuerdo con ciertas modalidades de la presente descripción, por ejemplo, una pila multicapa eléctricamente conductora que incluye una capa de metal que incluye oro, exhibe mejor resistencia a la corrosión y durabilidad que ciertos recubrimientos anteriores. Dado que el oro es menos susceptible a la corrosión que ciertos otros metales, tales como la plata, una pila multicapa eléctricamente conductora que incluye una capa de oro es menos susceptible a la corrosión que ciertos recubrimientos anteriores. En consecuencia, una pila multicapa eléctricamente conductora que incluyen una capa de metal de oro, tienen menos probabilidades de sufrir degradación de sus propiedades eléctricas (por ejemplo, resistencia laminar) y ópticas (por ejemplo, transmitancia de luz visible), que resulta en una mayor durabilidad de una transparencia recubierta que incluye una pila multicapa de este tipo.

No obstante, ciertas modalidades de la transparencia recubierta de la presente descripción pueden incluir una o más capas adicionales, tales como las que se exponen más abajo. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la transparencia recubierta incluye, además, una capa superior (por ejemplo, una capa superior conductora que incluye un óxido metálico conductor, una sal de amonio cuaternario, un polímero inherentemente conductor, y/u otro agente conductor adecuado), una(s) capa(s) base(s) (por ejemplo, una capa que incluye un material seleccionado del grupo que consiste en poliepóxidos, poliacrilatos, poliuretanos, polisiloxanos y sus combinaciones), y/o un(os) adhesivo(s) de coextrusión (por ejemplo, un polímero y/o mezcla de polímeros acrílicos), tales como los descritos en la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Núm. 2010/0025533 y la publicación de solicitud de patente de Estados Unidos Núm. 2010/0028684.

Una transparencia recubierta 500 de acuerdo con una modalidad de la descripción, se muestra en la Figura 5. La transparencia recubierta 500 puede ser, por ejemplo, un dosel de aeronave, un parabrisas de aeronave o una ventana de aeronave, pero la transparencia recubierta no se limita a ellos. Como puede verse en la modalidad de la Figura 5, la transparencia recubierta 500 incluye una transparencia o sustrato 10, y una capa base 30 sobre la transparencia o sustrato 10, la capa base 30 incluye al menos una seleccionada de un compuesto orgánico, un compuesto de organosilicio y un compuesto de polisiloxano. La transparencia recubierta 500 incluye además una capa de metal 50 en contacto físico con la capa base 30. Una capa de óxido metálico 60 está sobre (por ejemplo, en contacto físico con) la capa de metal 50. La transparencia recubierta 500 puede utilizarse en situaciones o casos en los que la transparencia recubierta puede prepararse de modo que tenga una transmitancia de luz visible y/o una visibilidad nocturna menor que la de una transparencia recubierta en la que la capa de metal está en contacto físico con dos capas de óxido metálico. Por ejemplo, en algunas modalidades, la transparencia recubierta puede tener una transmitancia de luz visible de 60 a 70 % (por ejemplo, 60 a menos de 70 %, 60 a 69 %, 60 a 68 %, 60 a 65 %, 62 a 70 %, 62 a menos de 70 %, 62 a 69 % o 62 a 68 %) y/o la transparencia recubierta puede tener una visibilidad nocturna o NVIS de 50 a 65 % (por ejemplo, 50 a menos de 65 %, 50 a 60 % o 50 a menos de 60 %) y, por lo tanto, la capa de metal puede estar en contacto físico con la capa base 30 en lugar de en contacto físico con dos capas de óxido metálico para proporcionar propiedades antirreflectantes mejoradas.

En algunas modalidades, cuando la capa de metal (por ejemplo, una capa de metal que comprende, que consiste esencialmente en o que consiste en oro) está en contacto físico con la capa base y es adecuada para eliminar el empañamiento y/o el hielo (por ejemplo, tiene un grosor que proporciona una resistencia laminar de 6 a 8 Q/D a un nivel de potencia de 5 watts/pulgada cuadrada a 220 voltios), la capa de metal puede tener una transmitancia de luz visible de aproximadamente 60 a 62 % y una visibilidad nocturna de aproximadamente 50 %. La capa de metal puede tener una doble funcionalidad: la capa de metal puede usarse como película calentadora, la capa de metal puede usarse para proporcionar blindaje contra interferencias electromagnéticas (EMI), o la capa de metal puede usarse como tanto como película calentadora como para proporcionar blindaje EMI. En algunas modalidades, la transparencia puede proporcionar un valor de efectividad de blindaje EMI (S.E.) de > 10 dB tal como, por ejemplo, 10 dB a 40 dB (por ejemplo, 10 dB a 30 dB, 20 dB a 40 dB o 20 dB a 30 dB) a una frecuencia de 1 GHz a 25 Ghz (por ejemplo, 1 GHz a 20 GHz). En algunas modalidades, la transparencia puede proporcionar una efectividad de blindaje EMI (SE) de > 10 dB tal como, por ejemplo, 10 dB a 90 dB (por ejemplo, 10 dB a 85 dB, 10 dB a 80 dB, o 10 dB a 75 dB) a una frecuencia de 1 kHz a 1 GHz o a una frecuencia de 1 GHz a 20 GHz. Cuando la transparencia incluye además la capa de óxido metálico sobre (por ejemplo, en contacto físico con) la capa de metal, la transmitancia de luz visible mejora de aproximadamente 60 % a 62 % a aproximadamente 68 a 70 % y la visibilidad nocturna mejora de aproximadamente 50 % a aproximadamente 60 %. Tener la capa de metal en contacto físico con la capa base, en lugar de tener una capa de óxido metálico entre la capa de metal y la capa base, simplifica la producción de la transparencia recubierta y/o reduce el costo de producción de la transparencia recubierta. Adicionalmente, cuando se incluye una capa de óxido metálico entre la capa de metal y la capa base, la capa de óxido metálico puede contaminar la capa de metal (por ejemplo, como un resultado de la pulverización catódica de la primera capa de óxido metálico) y, por lo tanto, tener la capa de metal en contacto físico con la capa base reduce la contaminación de la capa de metal.

La transparencia o sustrato 10, la capa base 30, la capa de metal 50 y la capa de óxido metálico pueden ser los mismos (por ejemplo, sustancialmente el mismo) que la transparencia o sustrato, la capa base, la capa de metal y la primera y/o segundas capas de óxido metálico, respectivamente, como se describió con respecto a las Figuras 1 -4. Por ejemplo, la capa base 30 puede seleccionarse de modo que se adhiera bien a la transparencia o sustrato 10. La capa base 30 puede recubrir las imperfecciones de la transparencia o sustrato y promover la adhesión de la capa de metal a la transparencia o sustrato. La capa de base debe ser lo suficientemente dura para soportar la capa de metal, y la capa de base no debe afectar adversamente la resistencia al impacto de la transparencia recubierta. Puede colocarse una capa de adhesivo suave entre la capa base y la transparencia o sustrato. Como se usa en la presente descripción en toda la solicitud, que incluye las reivindicaciones, el término "capa de adhesivo suave" se refiere a una capa de adhesivo capaz de disipar la tensión de contracción que resulta de la adición de las otras capas (por ejemplo, la capa base, la capa de metal y/o la capa de óxido metálico), y/o capaz de adaptarse al cambio dimensional de la transparencia o sustrato debido a la exposición térmica extrema.

En una modalidad de la descripción, la capa base 30 comprende un material seleccionado del grupo que consiste en poliepóxidos, poliacrilatos, poliuretanos, polisiloxanos y sus combinaciones. Una capa base de polisiloxano puede ser particularmente útil como resultado de su composición inorgánica y dureza. Como tal, la capa base 30 puede incluir un silano polimérico y/u oligomérico, entre otras especies. Por ejemplo, puede prepararse una composición de recubrimiento a partir de una combinación de silanos monoméricos y polímeros terminados en silano que se hidrolizan en una mezcla de agua y ácido para formar silanoles, que se condensan a un estado precondensado después de formarse. Cuando la composición de recubrimiento se aplica a una superficie y se cura, el precondensado, que incluye los silanoles, reacciona para formar enlaces de siloxano, de esta manera se forma una capa base de polisiloxano 30 de ejemplo. La capa base 30 puede incluir cualquier poliepóxido, poliacrilato y/o poliuretano adecuado. Por ejemplo, la capa base 30 puede incluir un poliacrilato curable térmicamente recubierto con el polisiloxano descrito anteriormente. En ciertas modalidades, la capa de metal 50 está sustancialmente libre de plata (Ag). En ciertas modalidades, la capa de metal 50 está completamente libre de plata.

Los siguientes ejemplos se presentan solo con propósitos ilustrativos y no deben considerarse como limitantes del alcance de la presente descripción.

A menos que se indique de otra forma, todas las partes y porcentajes en los siguientes ejemplos, así como también en toda la descripción, son en peso.

Ejemplo de referencia 1 que no forma parte de la invención:

Se preparó un cupón de policarbonato y luego se sometió a una ligera abrasión para aumentar su rugosidad superficial y área superficial para recibir una imprimación (3-aminopropiltrietoxisilano, un promotor de la adhesión). La imprimación se recubrió por gravedad sobre el cupón. A continuación, se aplicó una solución polimérica (FX-430, producida por PPG Industries, Inc.) al cupón mediante recubrimiento por flujo. La solución polimérica se vertió desde la parte superior del cupón y de un extremo a otro, lo que permite que la solución fluya hacia abajo y cubra el cupón mediante flujo por gravedad. Se dejó que el exceso de solución polimérica fluyera hacia abajo en una bandeja de goteo y se recolectó para su eliminación adecuada.

Después de que toda la superficie exterior del cupón se hubiera recubierto, se curó en un horno calentado a 230 °F durante aproximadamente 5 horas. Después de curar el recubrimiento, el cupón se sometió a una abrasión para aumentar su área superficial para recibir la siguiente capa de recubrimiento, y luego se limpió con isopropanol (IPA). Luego, se aplicó una capa base de silano mediante recubrimiento por flujo, seguido de una capa de una capa base (FX-419, producida por PPG Industries, Inc.). El cupón recubierto se curó luego en un horno precalentado a una temperatura de aproximadamente 190 °F durante aproximadamente 2 horas. Después del curado, el cupón se limpió a fondo para eliminar las partículas de polvo y partículas que pudieran haberse acumulado en la superficie.

El cupón limpio se colocó luego, en una cámara de vacío. Se redujo la presión en la cámara de vacío y se calentó el sustrato en la cámara de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F. Se depositaron dos capas de óxido metálico y una capa de metal sobre el cupón recubierto a una temperatura elevada (por ejemplo, aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F) mediante el uso de pulverización catódica con magnetrón. Primero, se formó una capa de AZO, y luego se depositó una capa de oro sobre el cupón a la misma temperatura. Después de que se formó una capa de oro, se depositó una segunda capa de AZO sobre la capa de oro a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F. Luego se retiró el cupón de la cámara, y luego se limpió para eliminar cualquier contaminante que pudiera haberse adherido a la superficie.

A continuación, se aplicó una capa superior (FX-446, producida por PPG Industries, Inc.) a la segunda capa de óxido metálico (es decir, la segunda capa de AZO) y se curó. Luego se realizaron los siguientes procedimientos de prueba a la transparencia recubierta del Ejemplo 1.

Pruebas de turbidez y transmitancia luminosa

Un cupón de 3 pulgadas por 12 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se probó de acuerdo con la norma ASTM D1003 mediante el uso de un instrumento Haze-Gard Plus. La turbidez mide la claridad y transparencia de la película (la película no debe ser translúcida y difundir la luz), mientras que la transmitancia de luz visible o luminosa indica la cantidad de luz visible transmitida a través de la muestra. El cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 65-75 % y una turbidez de 0,25-1 %. De acuerdo con los resultados de la prueba, el cupón cumple con los valores de transmitancia de luz visible y turbidez requeridos para el dosel, el parabrisas y las ventanas de aeronave, que son 65 % o más y 10 % o menos, respectivamente.

Adhesión cruzada

Se probó un cupón de 3 pulgadas por 12 pulgadas preparada de acuerdo con el Ejemplo para determinar la adhesión cruzada de acuerdo con la norma ASTM D3359. El recubrimiento exhibió 100 % de adhesión al sustrato. Prueba de humedad

Un cupón de 3 x 12 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se expuso a una humedad de condensación del 100 % a 122 °F (50 °C) durante 336 horas (2 semanas), y luego se sometió a la prueba de adhesivo cruzado de acuerdo con la norma ASTM D3359. Antes de la prueba de humedad, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 71-73 % y una turbidez de 0,5-2 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Después de la prueba de humedad, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible del 69-72 % y una turbidez de 1-2,5 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. La prueba de adhesivo cruzado reveló una adhesión del 100 % del recubrimiento al sustrato. De acuerdo con los resultados de la prueba, el cupón expuesto a la prueba de humedad no se degradó ni perdió adhesión, y la prueba de humedad no alteró significativamente la transmitancia de luz visible o la turbidez del cupón.

Prueba de humedad y radiación solar (QUV)

Un cupón de 3 pulgadas por 12 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se expuso a radiación ultravioleta (UV) durante 8 horas a 158 °F (70 °C). Luego, el cupón se expuso a la condensación durante 4 horas a 122 °F (50 °C). Los ciclos se repitieron durante un total de 336 horas (2 semanas). Luego, el cupón se sometió a la prueba de adhesivo cruzado de acuerdo con la norma ASTM D3359. Antes de la prueba de QUV, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 71-73 % y una turbidez de 0,5-2 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Después de la prueba de QUV, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 70-72 % y una turbidez de 1-2,5 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. La prueba de adhesivo cruzado reveló una adhesión del 100 % del recubrimiento al sustrato. De acuerdo con los resultados de la prueba, el cupón expuesto a la prueba QUV no se degradó ni perdió adhesión, y la prueba QUV no alteró significativamente la transmitancia de luz visible o la turbidez del cupón.

Prueba del vapor

Un cupón de 2 pulgadas por 2 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se colocó justo encima de agua hirviendo durante 6 horas en una cámara cerrada. Luego, el cupón se sometió a la prueba de adhesivo cruzado de acuerdo con la norma ASTM D3359. Antes de la prueba del vapor, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 69-73 % y una turbidez de 0,5-1 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Después de la prueba del vapor, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 68-72 % y una turbidez de 1-2,5 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. La prueba de adhesivo cruzado reveló una adhesión del 100 % del recubrimiento al sustrato. De acuerdo con los resultados de la prueba, el cupón expuesto a la prueba del vapor durante 6 horas no se degradó ni perdió adhesión, y la prueba del vapor acelerado no alteró significativamente la transmitancia de luz visible o la turbidez del cupón.

Prueba de abrasión de Bayer

La resistencia a la abrasión de un cupón de 2 pulgadas por 2 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se probó de acuerdo con la norma ASTM F735 durante 600 ciclos. Antes de la prueba de abrasión de Bayer, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 69-73 % y una turbidez del 0,5-1 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Después de la prueba de abrasión de Bayer, el cupón exhibió una transmitancia de luz visible de 68-72 % y una turbidez del 1-2,5 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. De acuerdo con los resultados de la prueba, la transmitancia de luz visible y la turbidez del cupón no se alteraron significativamente mediante la prueba de abrasión de Bayer.

Prueba de erosión por lluvia

Varios cupones de 1 pulgada por 1 pulgada preparados de acuerdo con el Ejemplo 1 se expusieron a lluvia simulada en el Instituto de Investigación de la Universidad de Dayton (UDRI). En una prueba, se expuso un cupón a 1,0 pulgadas/hora de lluvia simulada a una velocidad del viento de 350 millas por hora (mph). Después de 11 minutos de exposición a la lluvia simulada, el cupón se inspeccionó visualmente, y luego se repitió la prueba de erosión por lluvia por una duración total de la prueba de 88 minutos, con una inspección visual realizada cada 11 minutos. La prueba anterior se repitió, con una inspección visual cada 11 minutos, mediante el uso de un cupón que había sido previamente sometido a la prueba ^qU^v. En otra prueba más, se expuso un cupón a 1,0 pulgadas/hora de lluvia simulada a una velocidad del viento de 550 mph durante 22 minutos, con inspección visual cada 11 minutos. En cada una de las pruebas, el cupón se inclinó en un ángulo de 30 grados con respecto a la dirección del viento. Al excluir los bordes traseros, los cupones expuestos a la lluvia simulada de 350 mph y 550 mph no se degradaron más allá de la tolerancia permitida de tener el 90 % del recubrimiento restante después de la exposición a la lluvia simulada. Es decir, después de la prueba de erosión por lluvia, se había eliminado menos de 10 % del recubrimiento de los cupones, que excluye los bordes traseros de los cupones.

Prueba de pulverización salina (Niebla salina/SO²)

Dos cupones de 2 pulgadas por 12 pulgadas preparados de acuerdo con el Ejemplo 1, se probaron de acuerdo con el anexo A4 de la norma ASTM G85. Los cupones se inclinaron en un ángulo de 30 grados desde la vertical y se expusieron a una niebla salina/dióxido de azufre (SO²) durante 168 horas (1 semana). Las pruebas de niebla salina/SO²se realizaron en NTS en Santa Clarita. Antes de la prueba de niebla salina/SO², los cupones exhibieron una transmitancia de luz visible de 68-72 % y una turbidez de 0,25-1 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Después de la prueba de niebla salina/SO², los cupones exhibieron una transmitancia de luz visible de 66-70 % y una turbidez de 1-2 %, como se determina mediante la prueba de turbidez y transmitancia luminosa descrita anteriormente. Seguido de las pruebas de niebla salina/SO², los cupones se sometieron a la prueba de adhesivo cruzado de acuerdo con la norma ASTM D3359. Las pruebas de adhesivo cruzado revelaron una adhesión del 100 % del recubrimiento al sustrato. De acuerdo con los resultados de la prueba, los cupones expuestos a la prueba de niebla salina/SO²durante 168 horas no se degradaron ni perdieron adhesión, y la prueba de niebla salina/SO²no alteró significativamente la transmitancia de luz visible o la turbidez de los cupones.

Prueba de precipitación estática (P-estática)

Para probar la capacidad de la pila multicapa para migrar una carga eléctrica sin degradación, se sometió un cupón de 3 pulgadas por 12 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 a una densidad de corriente de

0,347 pA/pulg2 (50 pA/pie2) a -40 °F (-40 °C) durante 4 horas. La inspección visual del cupón después de la prueba no mostró quemaduras visibles ni degradación de la superficie del recubrimiento. La pila multicapa del recubrimiento no se descargó durante ninguno de los bloques de prueba y no se produjeron fluctuaciones importantes de corriente durante la prueba.

Prueba de resistencia laminar

La resistencia laminar de un cupón de 3 pulgadas por 12 pulgadas preparado de acuerdo con el Ejemplo 1 se probó mediante el uso de un medidor de resistividad de superficie con sondas de cuatro puntos de Guardian Manufacturing Inc. Se determinó que la resistencia laminar del Au era de 5-20 ohmios por cuadrado (Q/D).

Algunos de los resultados de las pruebas descritos anteriormente para la transparencia recubierta del Ejemplo 1 se resumen más abajo en las Tablas 1 y 2.

Tabla 1

Tabla 2.

Ejemplo comparativo 1 - ITO/Au/ITO

Se preparó una primera capa de ITO mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC pulsada en una mezcla de gas Ar y O²a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F. Se usó un objetivo de cerámica ITO que incluye aproximadamente 90 % de ln²O³y 10 % de Sn²O⁴. Se depositó una capa de oro sobre la primera capa de ITO mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F mediante el uso de una atmósfera de gas Ar. Se formó una segunda capa de ITO sobre la capa de oro mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC pulsada en una mezcla de gas Ar y O²a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F.

Ejemplo comparativo 2 - ITO/Ag/ITO

Se preparó una primera capa de ITO mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC pulsada en una mezcla de gas Ar y O²a una temperatura de aproximadamente 100 a aproximadamente 200 °F. Se usó un objetivo de cerámica ITO que incluye aproximadamente 90 % de ln²O³y 10 % de Sn²O⁴. Se depositó una capa de plata sobre la primera capa de ITO mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC a temperatura ambiente mediante el uso de una atmósfera de gas Ar. Se formó una segunda capa de ITO sobre la capa de plata mediante el uso de un sistema de pulverización catódica con magnetrón de DC pulsada en una mezcla de gases Ar y O²a temperatura ambiente.

Se perforaron cupones preparados de acuerdo con los Ejemplos comparativos 1 y 2 para exponer la capa de metal del recubrimiento y se sometieron a la prueba de niebla salina/SO²descrita anteriormente. El cupón que incluye una capa de plata (es decir, el cupón de acuerdo con el Ejemplo comparativo 2) exhibían un defecto azulado circular que tiene un diámetro de aproximadamente una pulgada, lo que indicaba corrosión de la capa de plata. El cupón que incluye una capa de oro no exhibía ningún signo de corrosión. Cuando se expusieron a las pruebas de humedad, QUV y vapor antes descritas, los cupones de acuerdo con el Ejemplo comparativo 2 exhibieron signos ocasionales de corrosión. Las pruebas de humedad, QUV y vapor no tuvieron efecto en los cupones preparados de acuerdo con el Ejemplo comparativo 1. Los cupones de acuerdo con los Ejemplos comparativos 1 y 2 exhibieron resultados similares para la prueba de abrasión de Bayer, ya que los cupones incluían capas superiores idénticas.

La Figura 6 es un gráfico que muestra la transmitancia de luz frente a la longitud de onda de la luz de una pila multicapa AZO/Au/AZO presentada en esta patente y para la pila multicapa del Ejemplo comparativo 1, que incluye una pila ITO/Au/ITO. Como puede verse en la Figura 6, la pila multicapa que incluye AZO/Au/AZO exhibe una transmitancia de luz mejorada en la región de luz visible (por ejemplo, de aproximadamente 390 a aproximadamente 750 nm) en comparación con la transmitancia de luz de la pila multicapa comparativa que consiste de ITO/Au/ITO. Prueba de flexión de cuatro puntos

Las pilas multicapa preparadas de acuerdo con el Ejemplo 1, el Ejemplo comparativo 1, y el Ejemplo comparativo 2 se sometieron a la prueba de flexión de cuatro puntos para medir el cambio en la resistencia eléctrica (AR/R) para cada pila multicapa en función de elongación por tracción uniaxial de la pila multicapa. Por ejemplo, se preparó un cupón de acuerdo con el Ejemplo 1 para la prueba de flexión de cuatro puntos como sigue. Se aplicó una primera capa base sobre un sustrato 10 (es decir, una transparencia) de 2 pulgadas de ancho, 12 pulgadas de largo y 0,75 pulgadas de grosor. Luego, se depositó una pila multicapa eléctricamente conductora 120 que incluye AZO/Au/AZO sobre el sustrato 10 en una cámara de vacío. Luego, se aplicó verticalmente una cinta conductora (una pulgada de ancho) sobre la pila multicapa eléctricamente conductora para proporcionar sitios de aplicación para las barras colectoras 170, como se muestra en las Figuras 7-8. La porción restante de la pila multicapa eléctricamente conductora (8,5 pulgadas de largo) se recubrió con una imprimación y una capa superior. No se aplicó ningún recubrimiento orgánico sobre la cinta conductora. Se aplicaron dos barras colectoras conductoras metálicas flexibles 170 sobre la cinta conductora como se muestra en las Figuras 7-8, y se registró la resistencia colector-colector del cupón.

A continuación, se montó en la sección central del sustrato, en el lado opuesto a las barras colectoras, una resistencia de extensométrico obtenida por medición de Vishay. El extensométrico se usó para determinar la elongación por tracción (flexibilidad) de las capas de recubrimiento. Se aplicó una carga de tracción al sustrato mediante el uso de un sistema de prueba de tracción unido. Cuatro barras de flexión 160, mostradas en la Figura 7, aplicaron la carga de tracción. Las barras de flexión 160 en el lado opuesto a las barras colectoras estaban separadas aproximadamente 4 pulgadas. La resistencia eléctrica colector-colector se monitoreó a lo largo de la prueba. Si la resistencia del sustrato excedía un 20 % por encima del valor original, se registraba la deformación por tracción del cupón. Luego se repitió la prueba de flexión de cuatro puntos, como se describió anteriormente, para cupones preparados de acuerdo con el Ejemplo comparativo 1 (es decir, un cupón que incluye una pila de ITO/Au/ITO) y el Ejemplo comparativo 2 (es decir, un cupón que incluye una pila de ITO/Ag/ITO).

Los resultados de la prueba de flexión de cuatro puntos descrita anteriormente se muestran en la Figura 9, que es un gráfico del cambio en la resistencia eléctrica (AR/R) frente a la deformación para las pilas multicapa preparadas de acuerdo con el Ejemplo 1 (etiquetado como "AZO/Au/AZO"), Ejemplo comparativo 1 (etiquetado como "ITO/Au/ITO") y el Ejemplo comparativo 2 (etiquetado como "ITO/Ag/ITO"). Un resumen de los resultados de la prueba de flexión de cuatro puntos también se muestra más abajo en la Tabla 3.

Tabla 3.

Como puede verse en la Figura 9 y la Tabla 3, el Ejemplo 1 funcionó sustancialmente mejor en la prueba de flexión de cuatro puntos que el Ejemplo comparativo 1 o comparativo 2. Específicamente, de acuerdo con la prueba de flexión de cuatro puntos descrita anteriormente, el Ejemplo 1, que incluye una pila multicapa de AZO/Au/AZO de acuerdo con una modalidad de ejemplo de la presente descripción, exhibió un aumento de más de 50 % en la elongación por tracción uniaxial respecto al Ejemplo comparativo 1, que incluye una pila multicapa ITO/Au/ITO. Es decir, el Ejemplo 1 exhibió una elongación por tracción uniaxial de aproximadamente 6,4 %, mientras que el Ejemplo comparativo 1 exhibió una elongación por tracción uniaxial de aproximadamente 4 %. Adicionalmente, de acuerdo con la prueba de flexión de cuatro puntos descrita anteriormente, el Ejemplo 1 exhibió un aumento mayor que 200 % en la elongación por tracción uniaxial respecto al Ejemplo comparativo 2, que incluye una pila multicapa de ITO/Ag/ITO. Es decir, el Ejemplo 1 exhibió una elongación por tracción uniaxial de aproximadamente 6,4 %, mientras que el Ejemplo comparativo 2 exhibió una elongación por tracción uniaxial de aproximadamente 2 %. En consecuencia, una modalidad de ejemplo de la presente descripción se desempeñó sustancialmente mejor en la prueba de flexión de cuatro puntos descrita anteriormente que los Ejemplos comparativos 1 y 2.

Aunque se han descrito varias modalidades de la descripción, modificaciones y variaciones adicionales serán evidentes para los expertos en la técnica. Por ejemplo, la transparencia recubierta puede tener adhesivos de coextrusión o imprimaciones adicionales, adhesivo de coextrusión conductor, grosores alternativos, componentes adicionales, etc. También, a medida que se forman las capas individuales que comprenden la transparencia recubierta, estas pueden limpiarse antes de depositar la siguiente capa adyacente. Por ejemplo, el dosel puede limpiarse con un solvente tal como acetona, y luego secarse para eliminar cualquier agua en la superficie, lo que podría causar una reticulación prematura del polisiloxano de la capa base 30.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una transparencia recubierta que comprende:

una transparencia;

una capa base sobre la transparencia, la capa base comprende al menos uno seleccionado de un compuesto orgánico, un compuesto de organosilicio y un compuesto de polisiloxano;

una capa de metal en contacto físico con la capa base; y

una capa de óxido metálico sobre la capa de metal, la capa de óxido metálico comprende óxido de zinc dopado con aluminio (AZO).

2. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa de metal está sustancialmente libre de plata.

3. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la transparencia se selecciona del grupo que consiste en un dosel de aeronave, un parabrisas de aeronave y una ventana de aeronave.

4. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa de óxido metálico tiene un grosor en un intervalo de aproximadamente 10 nm a menos de 200 nm.

5. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa de óxido metálico tiene un grosor en un intervalo de más de 20 nm a menos de 180 nm.

6. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa base comprende un material seleccionado del grupo que consiste en poliepóxidos, poliacrilatos, poliuretanos, polisiloxanos y sus combinaciones.

7. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capa de metal tiene un grosor en un intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 20 nm.

8. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un adhesivo de coextrusión entre la transparencia y la capa base.

9. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además una capa superior sobre la capa de óxido metálico.

10. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la capa superior comprende poliuretano.

11. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 9, en donde la capa superior está en contacto físico con la capa de óxido metálico.

12. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 9, que comprende además un adhesivo de coextrusión de capa superior entre la capa superior y la capa de óxido metálico.

13. La transparencia recubierta de acuerdo con la reivindicación 12, en donde el adhesivo de coextrusión de capa superior es eléctricamente conductor.