JP2009500271A - 改善された快適な視認性を有する加熱積層板ガラス - Google Patents

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Abstract

積層板ガラスは少なくとも2枚の重ね合わせた透明で機械的に強い基板の層(A、B、C)を含み、2枚の隣接するガラスの間に透明なプラスチックから作られた中間層(4、6)が配置される。また、板ガラスは、その厚さまたは表面にグレージングの少なくとも一部に展延する少なくとも1枚の薄く透明な導電性層(11)をさらに含み、この層(11)は、ジュール効果によって除氷および/または除曇のために加熱され、少なくとも1枚の薄い層(11)は、電流の流れを1つの帯から他の帯へ導く溝加工によって形成された流れ分離線を有する。これらの流れ分離線の幅は、それが積層加熱板ガラス中、裸眼で視認不能になるように十分小さく選択される。

Description

本発明は、2枚の隣接するガラスの間に透明なプラスチックから作られた中間層の挿入物を有する、少なくとも2枚の重ね合わせた透明で機械的に強い基板ガラスを含む積層加熱グレージングに関し、このグレージングは、その厚さまたは表面にグレージングの少なくとも一部に展延する少なくとも1枚の薄く透明な導電性フィルムをさらに含み、このフィルムは、単相電流供給の場合2つの電流リード線間に加熱領域を有し、3相電流供給の場合その自らの電流リード線間に3つの加熱領域を有し、ジュール効果によって除氷および/または除曇のために加熱され、この電流リード線はグレージングの境界に配置され、グレージングの外部の電流源に接続され、少なくとも1枚の薄いフィルムはエッチングによって形成された、電流を1つの帯から他の帯へ導く流れ分離線を有する。
一般に、除氷は約70ワット/dmの高い電気エネルギーを必要とするが、除曇は15から30ワット/dmの低いエネルギーを必要とする。
言及することのできるそれらの積層グレージングの実施例は、車両の窓、特に航空機コックピット窓を含み、典型的な(しかし制限されない)その構造および製造の実施例を以下に述べる。
構造
航空機のコックピットのガラス窓は一般的には航空機の外側から出発して3つの板ガラスA、B、Cから構成され、これらは特にポリビニルブチラール(PVB)または熱可塑性ポリウレタン(TPU)から作られた熱可塑性中間層によって互いに接合される。一般に、板ガラスA(図1を参照するときの面2は以下に説明される)の内部面または板ガラスBの外部面(面3)は前述の薄い加熱フィルムでコーティングされ、これは通常SnOまたはITO(スズドープ酸化インジウム)などの金属酸化物を基にしている。面2のフィルムは除氷に用いられ、面3のフィルムはグレージングの除曇に用いられる。除曇は板ガラスB上の面4、または板ガラスCの面5でも行うことができることを指摘しなければならない。典型的に、航空機コックピットの側面窓の場合、板ガラスAの厚さは3mmであるが、板ガラスBの厚さは5または6mmである。
電流リード帯の形成
薄い透明な導電性フィルムは、例えば、銀(銀ペースト)を充填した導電性エナメルに基づく電流リード帯(電極またはコレクタまたはバスバー)間のジュール効果によって加熱し、これらの帯はスクリーン印刷によって板ガラスAまたは板ガラスBの内部面に付着されている。それらは一般に、視野を妨げないように一般に窓の縁から数ミリメートルに、5から10mmの幅を有し、単相電流供給の場合、板ガラスAまたは板ガラスBの長さ(または幅)全体に付着される。リードは、最大の除氷/除曇効率を得るために、それらの間に板ガラスの総面積に対して最も大きな加熱可能面積を画定する。示したように、単相供給の場合、2つのリードしか存在しない。3相供給の場合、ネットワークはそれ自体のリードを備える3つの面積を含み、スター結線またはデルタ結線とすることができる。
窓が平坦であるとき、前面ガラスの場合にしばしばそうであるように、板ガラスAは、切断および形状加工の後、縦型強化炉中で半強化され、強化は銀エナメルを破壊する。窓が湾曲しているとき、板ガラスBは、???して、柔らかい丸められた縁を形成して曲げられた後、その破壊弾性率を増加させるために化学的に強化される。例えば、250ミクロンよりも大きな変換深さまで化学的な強化を可能にする構成を有するガラスからなる板ガラス(例えば、Solidionガラス)が用いられる。電流リードはガラス上にスクリーン印刷され、次いで化学的強化の後高温で焼成される。
薄い加熱フィルムの形成
次の段階は、その電流リードを設けた板ガラス表面上に薄い透明な導電性フィルムを付着することである。
特にITOフィルムの場合、付着はプラズマから抽出されたイオンによるスパッタ源材料から構成されるPVD(物理的蒸着)技術によって有利に行われる。ターゲットと呼ばれるソース材料がプラズマを開始するために負のバイアスに印加されていれば、技術はカソードスパッタリングである。カソードに近い領域のイオン密度を増加させるために電場が垂直磁場に加えられると、これはマグネトロンスパッタリングと呼ばれる。ガラスの表面全体にITOが付着される「プラナーマグネトロン」のセラミックITOターゲットによるカソードスパッタリングを挙げることができる。ガラスの走行速度およびマグネトロンの出力パラメーターは平方当たりの抵抗、したがって、加熱されたグレージングの電圧/電流供給特性に関する???間の電気的抵抗を決定する。
また、熱分解薄膜付着工程について述べることができ、この技術では、有機部分と無機部分から構成される混合物がスプレーシステムを用いて500から700℃、特に600から650℃に加熱されたガラス上に噴霧され、有機部分が燃焼し、無機部分が薄いフィルムの形でガラス上に残る。この技術によって、特にSnO系フィルムを付着することができる。
ジュール効果を用いて真空蒸発によって薄いフィルムを付着することも可能である。
矩形ではないグレージングの最も多くの場合に、リードはグレージングの幾何形状に従い、したがって、もはや平行ではない。この場合、加熱ネットワークは、手段の間の距離変動を補償するために、異なる局部抵抗の領域を持たなければならない。本出願人は本質的に不均一なネットワークを計算し製造する手段を有し、任意の形状および均一な放散のネットワーク、すなわち、グレージング組み立て体の鋭角部に冷点のないネットワークを製造する。これは特に流れを分離して電流を導くための湾曲線または屈曲部の製造へ導き、これらの線は薄い加熱フィルムのエッチングによって形成される。
3相供給の場合、薄い加熱フィルムは、相分離線のエッチングによって加熱ネットワークを3つの領域に分離するためにエッチングされる。
組み立て/オートクレーブ処理/仕上げ
窓の製造を完成するために、電流リードに接合された金属帯(braid)に基づく接続システムと共に、その薄い加熱フィルムを設けた板ガラスAは、PVBまたはTPU中間層などの熱可塑性中間層によって他の2枚の板ガラスBおよびCと組み立てられる。組み立て体はオートクレーブ内の真空バッグ中で高温高圧で焼成され、完全な積層製品ができる。積層体の縁部はポリスルフィド、ZEEステンレススチール、およびオーバーモールドされたシリコーンシール型の障壁材による周縁封入によって封止され、窓を「航空機」の構造に適合させる。
薄い加熱フィルムが板ガラスB上に設けられるとき、それらのフィルムは板ガラスA、BおよびCが互いに接合される前に付着される。
発生する問題は、薄い加熱フィルムに標準的な技術によって0.5mm幅に形成される流れ分離線がグレージングを通して見ることができ、それによってグレージングの快適な視認性と審美性が低下することである。
この問題を解決するために、本出願人は、流れ線の幅を適切な流れ案内を損なうことなく、それらがグレージング内に裸眼で見ることができなくなる点まで縮小することができることを見出した。この幅の縮小はこれらの流れ分離線の数を増加させる補足的な利点とともに、レーザー技術を用いて可能であり、したがって裸眼で視認不可能となり、したがって除氷および/または除曇を改善する。
したがって、本発明の一目的は、本明細書の最初の段落に定義した種類の積層加熱グレージングであり、この流れ分離線は積層加熱グレージング中に裸眼で視認不能になるまで十分小さく選択されることを特徴とする。
流れ分離線の各々は詳細には0.1から0.2mmの幅を有する。
流れ分離線は薄い導電性フィルムを隣接する下部のフィルムの深さまでエッチングすることによってフィルム化される。エッチングが線の底の深さ、すなわちガラス基板まで展延しないとき、この底部には僅かな厚さのフィルムが残り、より良好に加熱均一性を高める。
流れ分離線は、連続線または不連続線、例えば点線とすることができ、これは電気的絶縁/連続性のより良好な妥協点である。
除曇フィルムは薄いフィルムまたは流れ分離線を有する少なくとも1枚の薄いフィルムであるのが有利である。
流れ分離線は、実質上平行な線に配置され、それぞれ2つの電流リード帯にほぼ直角に結合し、互いに面する2つの帯または帯の部分がそれらの間に角度を作るとき屈曲または湾曲を有するのが有利である。
電流供給が3相供給である場合、3つの加熱領域は、流れ分離線にほぼ平行に引かれた2つの相分離線で境界をつけられ、これは下部に隣接するフィルムまでエッチングによって形成され、1から2mmの幅を有し、電流リード帯はスター結線またはデルタ結線に構成される。
薄い導電性フィルムは、酸化スズまたはスズドープ酸化インジウムまたはフッ素ドープ酸化スズであるのが有利であり、これらのフィルムの各々は一般に50から500ナノメートルの厚さを有し、または一般に50から200ナノメートルの厚さを有する銀もしくは金の薄膜である。
薄い導電性フィルムは、その周縁がそれ自体閉じられており、またエッチングで形成された線によって境界をつけられ、この線は電流リード帯を取り囲み、下部隣接フィルムの深さまで形成されるのが一般に好ましい。この周縁線の幅は1から4mmである。
本発明によるグレージングは、詳細には航空機コックピット用の側面または前面窓を構成することができ、積層構造は、機体の溝(rebate)に固定することが意図され、透明なプラスチックから作られた第1中間層によって互いに接合された、少なくとも2つの構造的な板ガラス(板ガラスBおよびC)と、特にガラスから作られ、溝には固定されず、プラスチックから作られた第2中間層によって構造的な板ガラスに連結され、外側(板ガラスB)に向かう少なくとも1つの第3のシート(板ガラスA)と、グレージングの厚さ内に配置された少なくとも1つの薄い導電性フィルムとを含むことを特徴とする。
それらのグレージングは薄い除曇フィルムを含むことができ、各除曇フィルムの可能な位置は、
板ガラスB上で、グレージングの外側へ向かう面(面3)、またはグレージングの内側へ向かう面(面4)と、
板ガラスC上で、グレージングの外側へ向かう面(面5)である。
また、それらのグレージングは、グレージングの内側に向かう面(面2)として板ガラスA上の薄い除氷フィルムも含むことができる。
薄い導電性フィルムは、一般に上述の既知の手段によって関連ガラス層上に付着され、これは有利に電流リード手段を設けることができる。
この電流リード手段は、グレージングの層間に配置され、その間に薄い導電性フィルムを含むことができる。
また、本発明によるグレージングは、加熱フィルム以外に少なくとも1枚の薄い機能性フィルム、例えば、太陽光保護フィルムまたはエレクトロクロミックフィルムを含むことができ、これらの薄い機能性フィルムのいくつかは多層積み重ねの形とすることが可能である。いくつかの場合に、例えば、航空機コックピットの前面窓の場合、板ガラスA上にITO除氷フィルム、板ガラスBの上に除曇フィルムを有することが可能である。
本発明の他の目的は上で定義したグレージングの製造工程であり、透明基板板ガラスの組み立ては透明なプラスチック中間層によって互いに接合され、これらの板ガラスの少なくとも1枚には、流れ分離線と電流リード手段を有する薄い透明な導電性フィルムが設けられ、流れ分離線が、20Wのポンピング出力および2.8から110kWのピーク出力のNd:YAGの1064nm波長パルス化レーザーなどのYAGレーザーを用いたアブレーションによって形成されることを特徴とする。
導電性フィルムの周縁を画定する線と、3相供給の場合の相分離線は流れ分離線と同時に形成されるのが有利である。
本発明の主題事項をより良好に示すために、付属図面を参照してその特定の実施形態を説明する。
図1に示した、本質的に知られている航空機コックピット用加熱グレージング1は、PVBまたはTPUなどの透明な熱可塑性の中間層4によって互いに接合された2枚の構造的ガラスシート2、3を含む。
コックピットの外側へ向かうガラスシート3は、ガラスシート2よりも大きな面積を有する。その外側面に、やはりPVBまたはTPUなどの透明なプラスチックから作られた第2中間層6によって、第3のガラスシート5が被覆される。
シート5は化学的に強化された、すなわち強化ガラスから作られる。
シート5および中間層6は構造的ガラスシート3よりも小さな面積を有する。したがって、シート2および3上に形成されるのは周縁で突出するリム7であり、それによってグレージングがコックピットの溝(図示せず)中に固定することができる。
シリコーンまたはフッ化シリコーンから作られた第1環状シール8は上記リム7の周りに固定される。シール8は全体的にU形状の輪郭を有し、底部8cによって互いに接合された2つのフランジ8aおよび8bを有する。フランジ8aはアルミニウムシム9の挿入物でガラスシート2の内部壁に取り付けられる。
底部8cは、シート2がシート3よりも小さな面積を有するので、様々な厚さを有する。
フランジ8bとガラスシート3の外部面の間には、シート5および6の縁に取り付けられるリングの形状を有する第2環状シール10があり、その境界の1つに沿って、シート3とシール8のフランジ8bの間に取り付けられた外側へ向かう直角の戻り10aと、他の境界に沿って、外部ガラスシート5の外部面に取り付けられた内部に向かう直角の戻り10bとを有する。
シール10は金属プレート10cによって強化され、シール10と同じ輪郭を有し、シール内に埋め込まれる。
導電性フィルムすなわち薄い導電性加熱層11は、外部ガラスシート5と中間層6の間に挿入される。導電性フィルム11は透明でありスズドープ酸化インジウムまたはフッ素ドープ酸化スズから作ることができる。その厚さは50nmから500nmである。導電性フィルム11は2つの電流リード帯またはコレクタに接続される。これらの帯12はグレージング外側の電流源に接続される。図1において、帯12は導電性フィルム11と同じ面中に示したが、それらはグレージングの他の層に移動することができる。
導電性フィルム11と電流リード帯12は比較的厚い材料によって構造的な内部ガラスシート2から分離される。グレージングの温度制御が妨害されたとき、その結果回路の短絡と局部的な過熱が起き、導電性フィルム11に接触しているグレージングのこれらの要素に損傷が発生するが、内部ガラスシート2には発生しないことになる。したがって、損傷を受けたグレージングは外部環境と内部環境の間に存在する圧力差に耐えることが可能である。
本発明によれば、互いにほぼ平行であり電流を導くことを意図された流れ分離線13はレーザーエッチングによってフィルム11に形成される。これらのエッチング作業は導電性加熱層の厚さの一部または全体にわたって実質上約0.1から0.2mmの幅で行われる。これらの線は上で示したように不連続的にエッチングすることができる。
それらの流れ分離線は図2および図3A、図3B中に曲線13によって示されるが、実際には視認できない。これらの図はA300−340およびA380エアバス航空機の後部側窓用に販売されている型の積層加熱グレージングを示し、図3A、図3Bの窓は図2のものよりも小さい尺度で示されている。
図2に示した単相供給による窓は、固定位置で五角形形状を有し、水平な下部境界と、下部の水平縁部と対向縁部に沿って展延する2つの対向する電流リード帯12を有する2つの縦の側部境界を備え、折れ線の形を有する。
図3A、図3Bに示した3相電流供給用の窓は、丸い角部を備える四角い台形の一般的な形状を有し、台形の2つの基底部は固定位置で窓の高さ方向に沿って配置される。2つのコレクタ12は2つの残りの対向する側の境界に沿って配置され、以下に説明するように構成される。
いずれの場合も、流れ分離線13は、帯12にほぼ直角に接続され、それらが帯12に接続される領域の外側で帯のない側で平行になるように構成される。これらの線は屈曲(図2)または湾曲(図3A、3B)の形に従う。それらが従う通路は正確であり、上述のように当業者によって計算される。
図3A、図3Bに示した窓は3相電流が供給されるので、フィルム11は2つの流れ分離線を置き換える2つの相分離線14も含み、電位差の大きい2つの相間の回路短絡の可能性を回避するために、層11の厚さ全体にわたり0.5から2mmの幅で、レーザーアブレーションまたはエッチングによって同じように形成されるが、電位差が小さいために回路短絡の危険性がない同じ相内の2つの流れ分離線は、0.1から0.2mmの幅を有する。
3相構成において、リードはスター結線(図3A)またはデルタ結線(図3B)とすることができる。第1の場合において、上部帯は中性に接続され、下部帯12は不連続であり、それぞれ相P、PおよびPに接続された3つの帯12、12および12を含む。
第2の場合、2つの上部帯および下部帯は不連続であり、それぞれ、帯12と帯要素12、および他の帯要素12および帯要素12を形成し、各帯12、12および12はそれぞれ相P、PおよびPに接続される。
上述の両方の場合において、フィルム11はその周縁で線15によって境界をつけられ、それ自体で閉じ、エッチングによって下部隣接フィルムまで1から4mmの幅で形成され、線12の横方向部分は流れ分離線13にほぼ平行であり、上部縁部と下部縁部はグレージングの縁部に平行である。線15は帯12を取り囲む。
上述のグレージングの製造は、非常に細い流れ線13が、波長1064nmのTrumpf製Nd:YAGパルス化レーザーを用いて、180×180mmの窓に任意のパターンをエッチング可能な走査システムによってアブレーションによって形成されることを除いて、本明細書の序文で説明したものと同じである。パターンを描くことによって(直径0.5mm、1、2、または4mmなどの円)レーザーエッチングの幅を決定するのはこの走査システムである。次いで、このパターンは、ロボット腕(KUKA製)によって正確に経路に沿ってグレージング上に案内される。パートプログラム(piece program)(経路)は参照座標系に従ってロボットに記憶される。したがって、この座標系は窓のレーザー処理の前に再構築しなければならない。電流リードはグレージング/加熱領域上に良好に位置決めされる。レーザーのITOアブレーションのための平均出力は3.8Wであり、ピーク出力は約18kWである。
本発明による航空機コックピット用の積層加熱グレージングの長手方向断面の部分図である。 単相供給を備える本発明による積層加熱グレージングの前面概要図である。 スター結線の3相供給を備える本発明による積層加熱グレージングの前面概要図である。 デルタ結線の3相供給を備える本発明による積層加熱グレージングの前面概要図である。

Claims (16)

  1. 2枚の隣接するガラスの間に透明なプラスチックから作られた中間層(4、6)の挿入物を有する、少なくとも2枚の重ね合わせた透明で機械的に強い基板ガラス(A、B、C)を含む積層された加熱グレージングであって、前記グレージングは、その厚さまたは表面にグレージングの少なくとも一部に展延する少なくとも1枚の薄く透明な導電性フィルム(11)をさらに含み、前記フィルム(11)は、単相電流供給の場合2つの電流リード線(12)間に加熱領域を有し、3相電流供給の場合その自らの電流リード線間に3つの加熱領域を有し、ジュール効果によって除氷および/または除曇のために加熱され、前記電流リード線はグレージングの境界に配置され、グレージングの外部の電流源に接続され、少なくとも1枚の薄いフィルム(11)はエッチングによって形成された、電流を1つの帯から他の帯へ導く流れ分離線(13)を有してなり、前記流れ分離線(13)の幅はそれが積層加熱板ガラスにあって、裸眼で視認不能になるように十分小さく選択されることを特徴とする、積層加熱グレージング。
  2. 各流れ分離線(13)が0.1から0.2mmの幅を有することを特徴とする、請求項1に記載の加熱グレージング。
  3. 流れ分離線(13)が、薄い導電性フィルム(11)を隣接する下部のフィルムの深さまでエッチングすることによってフィルム化されることを特徴とする、請求項1または2に記載の加熱グレージング。
  4. 流れ分離線(13)が、連続線または不連続線、例えば点線であることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載の加熱グレージング。
  5. 流れ分離線(13)を有する薄いフィルムまたは少なくとも1つの薄いフィルム(11)が除曇フィルムであることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の加熱グレージング。
  6. 流れ分離線(13)が実質上平行な線で配置され、それぞれ2つの電流リード帯(12)にほぼ直角に結合し、互いに対面する2つの帯(12)または帯の部分(12)がそれらの間に角度を作るとき、屈曲または湾曲を有することを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の加熱グレージング。
  7. 電流供給が3相供給である場合、3つの加熱領域が、流れ分離線(13)にほぼ平行に引かれた2つの相分離線(14)で境界をつけられ、これは下部に隣接するフィルムまでエッチングによって形成され、1から2mmの幅を有し、電流リード帯(12;12、12、12)がスター結線またはデルタ結線に構成されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の加熱グレージング。
  8. 薄い導電性フィルム(11)が、酸化スズまたはスズドープ酸化インジウムまたはフッ素ドープ酸化スズのフィルムであり、これらのフィルムの各々は一般に50から500ナノメートルの厚さを有し、または一般に50から200ナノメートルの厚さを有する銀もしくは金の薄膜であることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のグレージング。
  9. 薄い導電性フィルム(11)が、その周縁でそれ自体閉じられてやはりエッチングで形成された線(15)によって境界をつけられ、前記線(15)が電流リード帯(12)を取り囲み、下部隣接フィルムの深さまで形成されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のグレージング。
  10. 航空機コックピット用の側面または前面窓からなるグレージングであって、積層構造が機体の溝に固定され、透明なプラスチックから作られた第1中間層(4)によって互いに接合された、少なくとも2つの構造的な板ガラス(板ガラスBおよびC)と、特にガラスから作られ、溝には固定されず、プラスチックから作られた第2中間層(6)によって構造的な板ガラスに連結され、外側(板ガラスB)に向かう少なくとも1つの第3のシート(板ガラスA)と、グレージングの厚さに配置された少なくとも1つの薄い導電性フィルム(11)とを含むことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のグレージング。
  11. グレージングが薄い除曇フィルムを含み、各除曇フィルムの可能な位置が、
    板ガラスB上で、グレージングの外側へ向かう面(面3)、またはグレージングの内側へ向かう面(面4)と、
    板ガラスC上で、グレージングの外側へ向かう面(面5)であることを特徴とする、請求項10に記載のグレージング。
  12. グレージングが、薄い板ガラスA上にグレージングの内部に向かう面(面2)として除曇フィルムを含むことを特徴とする、請求項10または11のいずれか一項に記載のグレージング。
  13. 前記薄い導電性フィルムを有する電流リード帯が、グレージングの層間に配置され、それらの間に薄い導電性フィルムを含むことを特徴とする、請求項1から12に記載のグレージング。
  14. 加熱フィルム以外に少なくとも1枚の薄い機能性フィルム、例えば、太陽光保護フィルムまたはエレクトロクロミックフィルムを含み、これらの薄い機能性フィルムのいくつかは多層積み重ねの形とすることが可能であることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載のグレージング。
  15. 請求項1から14のいずれか一項に画定するグレージングを製造するプロセスであって、透明基板ガラスの組み立てが、透明なプラスチック中間層によって互いに接合され、これらの板ガラスの少なくとも1枚には、流れ分離線と電流リード手段を有する薄い透明な導電性フィルムが設けられてなり、流れ分離線が、ポンピング出力20W、ピーク出力2.8から110kW、1064nm波長のNd:YAGのパルス化レーザーなどのYAGレーザーを用いてアブレーションによって形成されることを特徴とする、プロセス。
  16. 導電性フィルムの周縁を画定する線、および3相供給の場合に相分離線が流れ分離線と同時に形成されることを特徴とする、請求項15に記載の工程。
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