JP6940597B2 - 低放射コーティングを含む窓戸用機能性建材 - Google Patents
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Description
低放射コーティングを含む窓戸用機能性建材に関する。
低放射ガラス（Ｌｏｗ−Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ ｇｌａｓｓ）とは、銀（Ａｇ）のように、赤外線領域での反射率が高い金属を含む低放射層が薄膜で蒸着されたガラスを言う。かかる低放射ガラスは、赤外線領域の輻射線を反射し、夏には室外の太陽輻射熱を遮断して、冬には室内の暖房輻射熱を保持することによって、建物の省エネルギー効果をもたらす機能性素材である。
通常、低放射層として用いられる銀（Ａｇ）は、空気中に曝した時に酸化するため、前記低放射層の上部、下部に酸化防止膜として誘電体層が蒸着される。かかる誘電体層は、可視光透過率を増加させる役割も行う。
本発明の一具現例は、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を向上させることによって、優れた耐久性を具現する低放射コーティングを提供する。
また、前記低放射コーティングを含む窓戸用機能性建材を提供する。
しかし、本発明が達成しようとする技術的課題は、以上で言及した課題に制限されないし、言及していないさらに他の課題は、下記の記載により通常の技術者にとって明確に理解される。
本発明の一具現例では、順次に、第１の下部誘電体層、バリア層、第２の下部誘電体層、低放射保護層、低放射層、低放射保護層、及び上部誘電体層を含む低放射コーティングを提供する。
具体的には、前記低放射コーティングは、前記第１の下部誘電体層、前記バリア層、及び前記第２の下部誘電体層を順次に積層した積層構造を含んでいてもよい。
前記低放射コーティングが下部誘電体層の間にバリア層を含むことによって、例えば、ガラスのような透明基板等にコーティングされた後、必ず経るべきである高温焼戻し工程によるアルカリイオン及び酸素の移動、拡散及びそれによる低放射層に含まれた物質の移動、拡散を効果的に防止することができ、それによって、前記低放射コーティングは、長期間優れた耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を具現することができる。
前記低放射コーティングは、前記下部誘電体層及び前記上部誘電体層を含んでいてもよく、前記下部誘電体層は、第１の下部誘電体層及び第２の下部誘電体層に区分されてもよい。
前記第１の下部誘電体層及び前記第２の下部誘電体層の各々は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。
前記第１の下部誘電体層、前記第２の下部誘電体層、及び前記上部誘電体層の各々は、光消衰係数が０に近い物質で構成されてもよい。
前記上部誘電体層の上部に最上部保護層をさらに含んでいてもよい。
本発明の一具現例において、透明基板；及び前記透明基板の少なくとも一面にコーティングされた前記低放射コーティング；を含む窓戸用機能性建材を提供する。
下部誘電体層の間にバリア層を含む前記低放射コーティングを含むことによって、長期間優れた耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を具現することができる。
前記低放射コーティング及び前記窓戸用機能性建材は、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を向上させることによって、優れた耐久性を具現することができる。
本明細書において、所定の具現例又は／及びこれに含まれた所定の構成要素がある構成要素を「含む」とするとき、これは別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでいてもよいことを意味する。
本明細書において、基材の上部（又は下部）又は基材の上（又は下）に任意の構成が形成されるか位置するということは、任意の構成が前記基材の上面（又は下面）に接して形成されるか位置することを意味するだけでなく、前記基材と基材上に（又は下に）形成された任意の構成間に他の構成を含まないと限定するものではない。
本明細書で使われる度合いの用語として「約」、「実質的に」等は、言及している意味に固有の製造及び物質の許容誤差が提示されるとき、その数値で又はその数値に近い意味に使われて、本発明を理解しやすいために正確であるか絶対的な数値が言及された開示の内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使われてもよい。
以下、添付の図面を参照して、本発明の具現例について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳説する。
本発明を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略しており、全明細書における同一又は類似の構成要素については同じ参照符号を付することにする。また、図面において、複数の層及び領域を明確に表現するため厚さを拡大して示した。また図面において、説明の便宜のため一部の層及び領域の厚さを誇張して示した。
但し、本発明は、異なる形態に具現することができ、下記に記載した具現例は、本発明を具体的に例示するか説明するためのものに過ぎないし、ここに説明する具現例に限定されるものではない。
本発明の一具現例では、順次に、第１の下部誘電体層、バリア層、第２の下部誘電体層、低放射保護層、低放射層、低放射保護層、及び上部誘電体層を含む低放射コーティングを提供する。
具体的には、前記低放射コーティングは、前記第１の下部誘電体層、前記バリア層、及び前記第２の下部誘電体層を順次に積層した積層構造を含んでいてもよい。
前記低放射コーティングは、太陽輻射線のうち選択的に遠赤外線を反射する低放射層に基づく多層薄膜構造で形成されてもよく、放射率を低くして前記低放射コーティングに低放射率、すなわち、ローイー（Ｌｏｗ−ｅ：ｌｏｗ ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）効果による優れた断熱性能を付与する。
前記低放射コーティングは、上記のような構造で形成されており、例えば、窓ガラスのコーティング膜として適用するとき、夏には室外の太陽輻射熱を遮断して、冬には室内の暖房輻射熱を保持することによって、室内外間の熱の移動を最小限にして、建物の省エネルギー効果をもたらす機能性素材である。
放射率（Ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）とは、物体が任意の特定波長を有するエネルギーを吸収、透過及び反射する割合を意味する。すなわち、本明細書における放射率は、赤外線波長領域にある赤外線エネルギーの吸収度合いを示すものであって、具体的には、強い熱作用を示す約５ｎｍ〜約５０ｎｍの波長領域に相当する遠赤外線が印加されたとき、印加される赤外線エネルギーに対して吸収される赤外線エネルギーの割合を意味する。
キルヒホッフの法則によれば、物体に吸収された赤外線エネルギーは、物体がさらに放射する赤外線エネルギーと同様であるため、物体の吸収率と放射率は、同様である。
また、吸収されていない赤外線エネルギーは、物体の表面で反射するため、物体の赤外線エネルギーに対する反射率が高いほど、放射率は、低い値を有する。これを数値で表すと、（放射率＝１−赤外線反射率）の関係を有する。
かかる放射率は、この分野で通常知られた様々な方法によって測定することができ、例えば、ＫＳＬ２５１４規格によってフーリエ変換赤外線分光計（ＦＴ−ＩＲ）等の設備で測定することができる。
任意の物体、例えば、低放射ガラス等、このように強い熱作用を示す遠赤外線に対する吸収率、すなわち、放射率が断熱性能を測定するにおいて非常に重要な意味を表し得る。
前記低放射コーティングは、例えば、ガラス等のような透明基板にコーティング膜として用いられて、可視光線領域では、所定の透過特性を維持して優れた採光性を具現することができ、赤外線領域では、放射率を低くして優れた断熱効果を提供できる省エネルギー型窓戸用機能性建材として用いることができる。
通常、窓ガラス等の窓戸用機能性建材は、耐衝撃強度及び耐熱強度を向上させるために、約７００℃以上の高温条件で行われる焼戻し工程（ｔｅｍｐｅｒｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ）等を必ず経ることになるが、このような焼戻し工程中に、ガラスの内部に存在するナトリウムイオン（Ｎａ+）等のアルカリイオン及び酸素が低放射コーティング膜に拡散される。このように、アルカリイオンが物理的又は化学的に拡散することによって、低放射コーティング膜が損傷しやすい問題がある。
このため、本発明の一具現例では、前記低放射コーティングが下部誘電体層の間にバリア層を含むことによって、例えば、ガラスのような透明基板等にコーティングされた後、必ず経るべきである高温焼戻し工程によるアルカリイオン及び酸素の移動、拡散及びそれによる低放射層に含まれた物質の移動、拡散を効果的に防止することができ、それによって、前記低放射コーティングは、長期間優れた耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を具現することができる。
図１は、本発明の一具現例による低放射コーティングの断面を概略的に示す。前記低放射コーティングは、順次に、第１の下部誘電体層、バリア層、第２の下部誘電体層、低放射保護層、低放射層、低放射保護層、及び上部誘電体層を含む。
前記低放射層は、低い放射率を有し得る電気伝導性材料、例えば、金属で形成された層であって、すなわち、低い面抵抗を有しており、それによって低い放射率を有する。
例えば、前記低放射層は、放射率が約０．０１〜約０．３であってもよく、具体的には、約０．０１〜約０．２であってもよく、より具体的には、約０．０１〜約０．１であってもよく、さらに具体的には、約０．０１〜約０．０８であってもよい。
前記放射率範囲の低放射層は、可視光線透過率及び赤外線放射率を好適に調節して、優れた採光性及び断熱効果を同時に具現することができる。上記のような放射率を有する前記低放射層は、薄膜で構成した材料の面抵抗が例えば、約０．７８Ω／ｓｑ〜約６．４２Ω／ｓｑであってもよく、これに制限されるものではない。
前記低放射層は、太陽輻射線を選択的に透過及び反射する機能を行い、具体的には、赤外線領域の輻射線に対する反射率が高いため低放射率を有する。
前記低放射層は、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、イオンドーピング金属酸化物、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、これに制限されるものではなく、低放射性能を具現できると公知された金属を制限なく用いることができる。前記イオンドーピング金属酸化物は、例えば、 酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、Ａｌドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、ガリウム亜鉛酸化物（ＧＺＯ）等を含む。
一具現例において、前記低放射層は、銀（Ａｇ）で形成された層であってもよく、それによって、前記低放射コーティングは、高い電気伝導度、可視光線領域での低い吸収率、耐久性等を具現することができる。
前記低放射層の厚さは例えば、約５ｎｍ〜約２５ｎｍであってもよい。前記範囲の厚さを有する低放射層は、低い赤外線放射率及び高い可視光線透過率を同時に具現するに適している。
一具現例において、前記低放射保護層は、可視光線領域での消衰係数（ｅｘｔｉｎｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）が約１．５〜約３．５であってもよい。前記消衰係数は、素材の物質固有の特性である光学定数から導出される値であって、前記光学定数は、数式ではｎ−ｉｋに表記される。このとき、実数部分であるｎは、屈折率であり、虚数部分であるｋは、消衰係数（吸収係数、吸光係数、消光係数等とも命名される。）と言う。消衰係数は、波長（λ）の関数であり、金属の場合、消衰係数が０より大きいものが一般的である。消衰係数、ｋは吸収係数、αとα＝（４πｋ）／λの関係を有しており、吸収係数、αは、光が通す媒質の厚さがｄであるとき、Ｉ＝Ｉ０ｅｘｐ（−αｄ）の関係であり、媒質による光の吸収によって通した光の強度（Ｉ）が入射した光の強度（Ｉ０）に比べて減少することになる。
前記低放射保護層は、前記範囲の可視光線領域の消衰係数を有する金属を用いて、可視光線の一定部分を吸収し、前記低放射コーティング１００が所定の色相を有するようにする。
例えば、前記低放射保護層は、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、ニオビウム（Ｎｂ）、ニッケル−クロム（Ｎｉ−Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケルチタン（Ｎｉ−Ｔｉ）、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、これに制限されるものではない。
前記低放射保護層は、単一層又は複数の層で含まれていてもよく、前記低放射層の一面又は両面に位置してもよい。図１では、低放射層の両面に複数の層で低放射保護層が形成された場合を示す。
前記低放射保護層の厚さは、例えば、約０．５ｎｍ〜約５ｎｍであってもよく、これに限定されるものではないし、用途に合わせて好適に変更することができる。
前記低放射コーティングは、前記厚さ範囲の低放射保護層を有することによって、低放射保護層としての役割を行いながら、所定の透過率及び反射率を有するように調節するに適している。
一具現例において、前記低放射コーティングは、前記下部誘電体層及び前記上部誘電体層を含んでいてもよく、前記下部誘電体層は、第１の下部誘電体層及び第２の下部誘電体層に区分されてもよい。
前述したように、前記低放射コーティングは、前記第１の及び第２の下部誘電体層の間に前記バリア層を含むことによって、低放射コーティングの損傷を効果的に防止して、長期間優れた耐熱性、優れた耐湿性及び優れた耐磨耗性を具現することができる。
前記第１の下部誘電体層、前記第２の下部誘電体層、及び前記上部誘電体層の各々は、光消衰係数が０に近い物質で構成されてもよい。消衰係数が０より大きいことは、入射光が前記低放射層に到逹する前に、各誘電体層で吸収されることを意味するため、透明な視野確保を阻害する要因となり、好ましくない。従って、前記誘電体層の消衰係数は、例えば、可視光線領域（約３８０ｎｍ〜約７８０ｎｍ波長範囲）で約０．１未満を有し得る。その結果、前記誘電体層は、優れた採光性を確保することによって、透明な視野確保に役に立てる。
例えば、 前記第１の下部誘電体層、前記第２の下部誘電体層、及び前記上部誘電体層の各々は、金属酸化物、金属窒化物、及びこれらの組み合わせを含む群から選択された少なくとも１つを含むか、前記少なくとも１つにビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの元素がドーピングされた物質を含んでいてもよい。
具体的には、前記第１の下部誘電体層、前記第２の下部誘電体層、及び前記上部誘電体層の各々は、酸化チタン、酸化スズ亜鉛、酸化亜鉛、酸化亜鉛アルミニウム、酸化スズ、酸化ビスマス、窒化シリコーン、窒化シリコーンアルミニウム、窒化シリコーンスズ等、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つを含んでいもよく、これに制限されるものではない。このような金属酸化物及び／又は金属窒化物にビスマス（Ｂｉ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アンチモン（Ｓｂ）、ベリリウム（Ｂｅ）、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された少なくとも１つの元素をドーピングすることができ、その結果、耐久性向上に寄与し得る。
前記第１の下部誘電体層及び前記第２の下部誘電体層の各々は、厚さが約５ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。
また、前記上部誘電体層は、厚さが約３０ｎｍ〜約５０ｎｍであってもよい。
一具現例において、前記バリア層は、前記低放射コーティングを含む窓戸用機能性建材の製造工程中に伴う熱処理工程における熱から保護、高温多湿な周辺環境に放置したとき、高温多湿な環境からの保護、又は運送や取り扱い時に物理的な損傷に対して保護する目的に形成された層である。
このように、前記低放射コーティングは、前記バリア層を含み、下部の透明ガラス基板からアルカリイオンと酸素の物理的、化学的拡散を防止することができるため、前述した熱処理工程と高温多湿な周辺環境から低放射コーティングを保護する作用が可能であり、また、前記バリア層がガラス基板と低放射コーティングの界面接着力を向上させて、低放射コーティングの耐磨耗性が向上する。
それによって、前記バリア層を含む前記窓戸用機能性建材は、耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性に優れている。
前記バリア層は、例えば、金属酸化物、金属窒化物、金属酸窒化物、複合金属酸化物、複合金属窒化物、複合金属酸窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含んでいてもよく、具体的には、シリコーン酸化物、シリコーンアルミニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、ジルコニウムシリコーン酸化物、チタン酸化物、チタンジルコニウム酸化物、シリコーン酸窒化物、シリコーンアルミニウム酸窒化物、ジルコニウム酸窒化物、ジルコニウムシリコーン酸窒化物、チタン酸窒化物、チタンジルコニウム酸窒化物、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含んでいてもよい。
前記バリア層は、厚さが約１ｎｍ〜約３０ｎｍであってもよい。
前記範囲内の厚さを有することによって、前記低放射コーティングの厚さを増加し過ぎることなく、前記低放射コーティングが耐熱性、耐湿性及び耐磨耗性を十分具現することができる。
例えば、前記上部誘電体層の上部に最上部保護層をさらに含んでいてもよい。
前記最上部保護層は、金属層、金属酸化物層、及びシリコーン−アルミニウム系複合金属酸化窒化物層を順次に含む多層構造であってもよい。
前記金属層は、前記上部誘電体層上に蒸着して形成されたものであって、前記金属層の表面に後酸化工程を介して、前記金属層の表面を一部酸化して金属酸化物層を形成する場合、一部が酸化せずに残っている層を意味する。
前記金属層は、シリコーン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、シリコーン系複合金属、チタン系複合金属、ジルコニウム系複合金属、及びこれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、ジルコニウム又はジルコニウム系複合金属を含むことがさらに好ましいが、これに限定されるものではない。
すなわち、前記金属層は、前記上部誘電体層上に蒸着して形成されるため、前記金属層は、Ｏ2、Ｈ2Ｏ及びＮａ+等のような化学反応物の拡散を阻害することによって、低放射コーティングが耐湿性、耐酸性、耐塩基性等、優れた化学的特性を有するようにする。
また、前記金属層の厚さは、０．５ｎｍ〜５ｎｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
例えば、前記金属層の表面の後酸化工程を介して、前記金属層の表面を一部酸化して金属酸化物層を形成する場合、前記金属層の厚さは、一部が酸化せずに残った最終の厚さを意味する。
このとき、金属層の厚さが０．５ｎｍ未満である場合、低放射コーティングの耐湿性、耐酸性、耐塩基性等、優れた化学的特性が低下する問題点があり、金属層の厚さが５ｎｍを超える場合、低放射コーティングの透過率が減少する問題点がある。
前記金属酸化物層は、前記金属層の上部に形成されたものであって、前記金属酸化物層の形成によって、低放射コーティング膜の機械的特性に優れており、Ｏ2、Ｈ2Ｏ及びＮａ+等のような化学反応物の拡散を阻害することによって、化学的特性に優れている。
特に、前記金属酸化物層の形成が前記金属層の表面の後酸化工程を介して、前記金属層の表面を一部酸化して行われる場合、後酸化工程によって金属が酸化しながら金属酸化物を形成する際、体積膨脹が起こるようになるが、このような体積膨脹によって高密度金属酸化物層が形成されて、低放射コーティングの硬度をさらに増加させる利点がある。
すなわち、本発明によって金属層の表面の後酸化工程を介して、金属層の表面を一部酸化して金属酸化物層を形成する場合、最上部コーティング層のうち、金属酸化物層のみ省略した場合に比べて、低放射コーティングの硬度を著しく増加させる。
前記金属酸化物層は、シリコーン酸化物（ＳｉＯ2）、アルミニウム酸化物（Ａｌ2Ｏ3）、チタン酸化物（ＴｉＯ2）、ジルコニウム酸化物（ＺｒＯ2）、シリコーン系複合金属酸化物、チタン系複合金属酸化物、ジルコニウム系複合金属酸化物、及びこれらの組み合わせから選択された少なくとも１つを含んでいてもよく、ジルコニウム酸化物又はジルコニウム系複合金属酸化物を含むことがさらに好ましいが、これに限定されるものではない。
前記金属酸化物層の厚さは、０．５ｎｍ〜５ｎｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、前記金属酸化物層が前記金属層の表面の後酸化工程を介して、前記金属層の表面が一部酸化して形成される場合、前記金属層の初期厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍであってもよく、後酸化工程によって前記金属層の表面の０．５ｎｍ〜５ｎｍが酸化することによって、これは金属酸化物層の厚さになり得る。
前記シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層は、シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物が蒸着して形成されたものであって、シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物は、複合金属のうち、シリコーン又はジルコニウムが主成分である合金酸化窒化物であり、前記シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層の優れた硬度によって、耐磨耗性等の機械的特性をより改善する利点がある。
例えば、前記シリコーン系複合金属酸化窒化物は、シリコーンアルミニウム酸窒化物（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）を含んでいてもよく、前記ジルコニウム系複合金属酸化窒化物は、ジルコニウムアルミニウム酸窒化物（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｏｘｙｎｉｔｒｉｄｅ）を含んでいてもよいが、ここに限定されるのではない。
このとき、シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物の蒸着は、前述したように、前記金属層の表面を一部酸化して、前記金属酸化物層を形成すると同時に行うことができる。
前記シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層の厚さは、２ｎｍ〜２０ｎｍであってもよい。このとき、シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層の厚さが２ｎｍ未満である場合、耐磨耗性等の機械的特性が低下する問題点があり、シリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層の厚さが２０ｎｍを超える場合、透過率が減少する問題点がある。
前記低放射コーティングは、使用目的に合う光学スペクトルを具現するために、前記低放射コーティングを構成する各層の材料及び厚さを調節することによって、光の波長帯による透過率と反射率を制御して達成することができる。例えば、前記低放射コーティングは、可視光線透過率を高くして採光性を向上させることによって、透明な視野を確保しながらも、赤外線放射率を低減して優れた断熱効果を確保することができる。
前記低放射コーティングは、これを構成する各層の材料及び厚さを調節することによって、外部から見える前記低放射コーティングの高い反射面の色相、反射率、透過率等の光学性能に対する微細な制御が可能である。
本発明の他の具現例において、透明基板；及び前記透明基板の少なくとも一面にコーティングされた前記低放射コーティング；を含む窓戸用機能性建材を提供する。
図４は、前記窓戸用機能性建材の断面図であり、基板の少なくとも一面、例えば、一面又は両面に低放射コーティングがコーティングされた構造であってもよい。具体的には、前記窓戸用機能性建材は、前記基板の少なくとも一面に第１の下部誘電体層、バリア層、第２の下部誘電体層、低放射保護層、低放射層、低放射保護層、及び上部誘電体層が順次に積層した構造であってもよい。
また、前記上部誘電体層の上部に最上部保護層がさらに積層してもよく、前記最上部保護層は、前記上部誘電体層の上部から順次に金属層、金属酸化物層、及びシリコーン系又はジルコニウム系複合金属酸化窒化物層を含む多層構造であってもよい。
前記第１の下部誘電体層、前記バリア層、前記第２の下部誘電体層、前記低放射保護層、前記低放射層、前記低放射保護層、前記上部誘電体、及び前記最上部保護層は、一具現例において前述したとおりである。
前記基板は、可視光線透過率の高い透明基材であってもよく、例えば、約８０％〜約１００％の可視光線透過率を有するガラス又は透明プラスチック基板であってもよい。前記基板は、例えば、建築用として用いられるガラスを制限なく用いることができ、例えば、約２ｍｍ〜約１２ｍｍの厚さであってもよく、使用目的及び機能によって異なり、これに制限されるものではない。
前記窓戸用機能性建材を製造するため、先ず透明ガラス基板１００を準備した後、前記低放射コーティングの各層を順次に形成することができる。低放射コーティングの各層を公知の方法に従って所望の物性を具現するに適している方法で形成することができる。
例えば、低放射コーティングに含まれた各層は、スパッタリング法等の方法に従って形成することができる。
以下では、本発明の具体的な実施例を提示する。但し、下記に記載した実施例は、本発明を具体的に例示するか説明するためのものに過ぎないし、これをもって本発明が制限されてはならない。
実施例１
マグネトロンスパッタリング蒸着機（Ｓｅｌｃｏｓ Ｃｅｔｕｓ−Ｓ）を用いて、下記のように、透明ガラス基材にコーティングされた多層構造の低放射コーティングを製造した。
マグネトロンスパッタリング蒸着機（Ｓｅｌｃｏｓ Ｃｅｔｕｓ−Ｓ）を用いて、下記のように、透明ガラス基材にコーティングされた多層構造の低放射コーティングを製造した。
６ｍｍ厚さの透明ガラス基板上にＳｉＡｌ ｔａｒｇｅｔを、窒素を含む反応性ガスであるアルゴン／ナイトロジェン（アルゴン：ナイトロジェンの流量比＝８０：１０）雰囲気下で蒸着して、１０ｎｍ厚さの第１の下部誘電体層を形成しており、この上部面にアルゴン／酸素（アルゴン１０体積％、酸素９０体積％）雰囲気下で、３ｎｍ厚さのＺｒＯｘ金属酸化物層を蒸着してバリア層を形成し、この上部面にＳｉＡｌ ｔａｒｇｅｔを、窒素を含む反応性ガスであるアルゴン／ナイトロジェン（アルゴン：ナイトロジェンの流量比＝８０：２０）雰囲気下で蒸着して、３５ｎｍ厚さの第２の下部誘電体層を形成した。
次に、第２の下部誘電体層の上部面にアルゴン１００％雰囲気下で、ＮｉＣｒを１．０ｎｍ厚さに蒸着して低放射保護層を形成しており、この上部面にアルゴン１００％雰囲気下でＡｇを蒸着して、１２ｎｍ厚さの低放射層を形成し、この上部面にアルゴン１００％雰囲気下で、ＮｉＣｒを１．０ｎｍ厚さに蒸着して低放射保護層を形成した。
また次に、前記低放射層の上部面に形成された低放射保護層の上部面にＳｉＡｌ ｔａｒｇｅｔを、窒素を含む反応性ガスであるアルゴン／ナイトロジェン（アルゴン：ナイトロジェンの流量比＝８０：２０）雰囲気下で蒸着して、４０ｎｍ厚さの上部誘電体層を形成することによって、透明ガラス基材にコーティングされた低放射コーティングを製造した。
実施例２
上部誘電体層の上部面に最上部保護層をさらに形成したことを除いては、実施例１と同じ条件及び方法で透明ガラス基材にコーティングされた低放射コーティングを製造しており、具体的には、前記上部誘電体層の上部面にアルゴン１００％雰囲気下でジルコニウムを蒸着して、４〜５ｎｍ厚さのジルコニウム層を形成した後、前記金属層の表面に後酸化工程を行い、ジルコニウム層の表面を一部酸化して３〜４ｎｍ厚さのジルコニウム酸化物層を形成しており、前記ジルコニウム層の表面を一部酸化してジルコニウム酸化物層を形成すると同時に、シリコーンアルミニウム酸窒化物を蒸着して、１０ｎｍ厚さのシリコーンアルミニウム酸窒化物層を形成することによって、前記最上部保護層を形成した。
上部誘電体層の上部面に最上部保護層をさらに形成したことを除いては、実施例１と同じ条件及び方法で透明ガラス基材にコーティングされた低放射コーティングを製造しており、具体的には、前記上部誘電体層の上部面にアルゴン１００％雰囲気下でジルコニウムを蒸着して、４〜５ｎｍ厚さのジルコニウム層を形成した後、前記金属層の表面に後酸化工程を行い、ジルコニウム層の表面を一部酸化して３〜４ｎｍ厚さのジルコニウム酸化物層を形成しており、前記ジルコニウム層の表面を一部酸化してジルコニウム酸化物層を形成すると同時に、シリコーンアルミニウム酸窒化物を蒸着して、１０ｎｍ厚さのシリコーンアルミニウム酸窒化物層を形成することによって、前記最上部保護層を形成した。
比較例１
実施例１において、６ｍｍ厚さの透明ガラス基板上にＳｉＡｌ ｔａｒｇｅｔを、窒素を含む反応性ガスであるアルゴン／ナイトロジェン（アルゴン：ナイトロジェンの流量比＝８０：１０）雰囲気下で蒸着して、４５ｎｍ厚さの下部誘電体層を単層で形成し、バリア層を形成していないことを除いては、実施例１と同じ条件及び方法で透明ガラス基材にコーティングされた低放射コーティングを製造した。
実施例１において、６ｍｍ厚さの透明ガラス基板上にＳｉＡｌ ｔａｒｇｅｔを、窒素を含む反応性ガスであるアルゴン／ナイトロジェン（アルゴン：ナイトロジェンの流量比＝８０：１０）雰囲気下で蒸着して、４５ｎｍ厚さの下部誘電体層を単層で形成し、バリア層を形成していないことを除いては、実施例１と同じ条件及び方法で透明ガラス基材にコーティングされた低放射コーティングを製造した。
評価方法
実験例１：耐熱性評価
実施例１、２及び比較例１に従って低放射コーティングがコーティングされた透明ガラス基材のヘイズを測定した。
実験例１：耐熱性評価
実施例１、２及び比較例１に従って低放射コーティングがコーティングされた透明ガラス基材のヘイズを測定した。
次に、前記各透明ガラス基材を装備内部の温度を約７００℃に維持した状態にある実験室用ｂｏｘ ｆｕｒｎａｃｅ装備（ＡＪＥＯＮ ＨＥＡＴＩＮＧ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ．ＣＯ．ＬＴＤ）に入れて、５分間維持した後に取り出すことによって焼戻し工程を行っており、前記焼戻し工程を行った後、さらにこれらそれぞれに対してヘイズを測定した。
次に、前述したように、前記焼戻し工程を行う前後に測定した各ヘイズからヘイズの変化量を計算して、下表１に示した。
前記ヘイズは、Ｈａｚｅ Ｍｅｔｅｒ（ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ，Ｈａｚｅ−ｇａｒｄ ｐｌｕｓ）を用いて測定した。
また、前記耐熱性評価を行った後、それぞれ低放射コーティングがコーティングされたガラス基材を光学顕微鏡（ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ，ＣＭ−３５００Ｄ、倍率Ｘ２００）で撮影しており、その結果を図２に示した。
前記表１及び図２に示したように、比較例１は、ヘイズ変化量が大きく計算され、欠陥度合いが大きく表れたことを確認することができた。
一方、実施例１及び２は、低放射コーティングの構造変形が少なく発生して、欠陥度合いが少なく表れたと理解され、比較例１と比較するとき、熱的特性に優れたことを確認することができた。
実験例２：耐磨耗性評価
実施例１、２及び比較例１に従って低放射コーティングがコーティングされた透明ガラス基材に対して洗滌器（ＭＡＮＮＡ，ＭＧＲ−４６０）を用いて耐磨耗性試験を実施した。
実施例１、２及び比較例１に従って低放射コーティングがコーティングされた透明ガラス基材に対して洗滌器（ＭＡＮＮＡ，ＭＧＲ−４６０）を用いて耐磨耗性試験を実施した。
次に、前記各透明ガラス基材を装備内部の温度を約７００℃に維持した状態にある実験室用ｂｏｘ ｆｕｒｎａｃｅ装備（ＡＪＥＯＮ ＨＥＡＴＩＮＧ ＩＮＤＵＳＴＲＩＡＬ．ＣＯ．ＬＴＤ）に入れて、５分間維持した後に取り出すことによって焼戻し工程を行っており、前記焼戻し工程を行った後、さらにこれらそれぞれに対して洗滌器（ＭＡＮＮＡ，ＭＧＲ−４６０）を用いて耐磨耗性試験を実施した。
次に、焼戻し工程を行う前後に実施した各耐磨耗性試験において、前記各低放射コーティングの表面にスクラッチが発生したか否かを裸眼で観察し、観察されたスクラッチの形態又は形状を表２に示した。
前記スクラッチは、裸眼で観察する際、区分可能な最小の大きさである約５０ｎｍ以上の幅を有することを観察した。
また、前記耐磨耗性評価を行う前後に、それぞれの低放射コーティングがコーティングされたガラス基材を光学顕微鏡（ＫＯＮＩＣＡ ＭＩＮＯＬＴＡ，ＣＭ−３５００Ｄ、倍率Ｘ５０）で撮影しており、その結果を図３に示した。
前記表２及び図３に示したように、比較例１は、スクラッチがさらに発生しやすくて、耐磨耗性が悪いことを確認することができた。
一方、実施例１及び２は、低放射コーティングの構造変形がさらに少なく発生して、スクラッチがさらに遅く発生したと理解され、比較例１と比較するとき、耐磨耗性に優れたことを確認することができた。
１００ 低放射コーティング
１１０ 第１の下部誘電体層
１２０ バリア層
１３０ 第２の下部誘電体層
１４０、１６０ 低放射保護層
１５０ 低放射層
１７０ 上部誘電体層
１１０ 第１の下部誘電体層
１２０ バリア層
１３０ 第２の下部誘電体層
１４０、１６０ 低放射保護層
１５０ 低放射層
１７０ 上部誘電体層
Claims (9)
- 透明基板；及び前記透明基板の少なくとも一面にコーティングされた低放射コーティング；を含み、
前記低放射コーティングは順次に、第１の下部誘電体層、バリア層、第２の下部誘電体層、低放射保護層、低放射層、低放射保護層、及び上部誘電体層を含み、
前記第１の下部誘電体層、前記第２の下部誘電体層及び上部誘電体層の各々は窒化シリコーンアルミニウムを含み、
前記低放射保護層の各々はＮｉＣｒを含み、
前記バリア層はジルコニウム酸化物を含み、
前記バリア層は厚さが１ｎｍ〜３０ｎｍである、
窓戸用機能性建材。 - 前記第１の下部誘電体層及び前記第２の下部誘電体層の各々は、厚さが５ｎｍ〜５０ｎｍである、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記低放射保護層は、単一層又は複数の層で含まれており、
前記低放射層の一面又は両面に位置する、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記低放射保護層は、可視光線領域の消衰係数が１．５〜３．５である、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記低放射保護層は、Ｎｉ、Ｃｒ、ＮｉとＣｒの合金、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された１つを含む、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記上部誘電体層の厚さは、３０ｎｍ〜５０ｎｍである、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記上部誘電体層の上部に最上部保護層をさらに含む、
請求項１に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記最上部保護層は、金属層、金属酸化物層、及びシリコーン−アルミニウム系複合金属酸化窒化物層を順次に含む多層構造である、
請求項７に記載の窓戸用機能性建材。 - 前記透明基板は、８０％〜１００％の可視光線透過率を有するガラス又は透明プラスチック基板である、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の窓戸用機能性建材。
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