KR101499288B1

KR101499288B1 - 저방사 코팅막 및 이를 포함하는 건축 자재

Info

Publication number: KR101499288B1
Application number: KR1020120065545A
Authority: KR
Inventors: 김웅길; 전윤기; 권대훈
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2015-03-05
Also published as: JP2015526369A; EP2862844B1; JP6227637B2; WO2013191345A1; KR20130142370A; US9284217B2; CN104379530A; EP2862844A1; TWI480349B; EP2862844A4; US20150132571A1; TW201400564A

Abstract

기재 및 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은 상기 기재로부터 저방사 전기전도층, 유전체층 및 광흡수 금속층을 순차적으로 포함하는 다층 구조인 저방사 코팅막, 이를 적용한 건축 자재 및 저방사 코팅막 제조 방법이 제공된다.

Description

저방사 코팅막 및 이를 포함하는 건축 자재{LOW-EMISSIVITY COATED BOARD AND BUILDING MATERIAL INCLUDING THE SAME}

저방사 코팅막 및 이를 포함하는 건축 자재에 관한 것이다.

저방사 유리(Low-Emissivity glass)는 은(Ag)과 같이 적외선 영역에서의 반사율이 높은 금속을 포함하는 저방사층이 박막으로 증착된 유리를 말한다. 이러한 저방사 유리는 여름에는 태양 복사열을 반사시키고 겨울에는 실내 난방기에서 발생하는 적외선을 보존해 줌으로써 건축물의 에너지 절감효과를 가져오는 기능성 소재이다.

일반적으로 저방사층으로 사용되는 은(Ag)은 공기 중에 노출되었을 때 산화가 되므로, 상기 저방사층의 상부, 하부에 산화방지막으로 유전체층이 증착된다. 이러한 유전체층은 가시광 투과율을 증가시키는 역할도 한다.

본 발명의 일 구현예는 단열 성능을 확보하면서도, 내열성이 향상되어 열처리 가공 처리 수행 가능한(temperable) 저방사 코팅막을 제공한다.

본 발명의 다른 구현예는 상기 저방사 코팅막을 포함하는 건축 자재를 제공한다.

본 발명의 일 구현예에서, 기재 및 코팅층을 포함하는 저방사 코팅막을 제공한다. 상기 코팅층은 상기 기재로부터 저방사층, 저방사 보호 금속층, 실리콘나이트라이드층 및 유전체층을 순차적으로 포함하는 다층 구조로 형성될 수 있다.

상기 저방사층은 방사율이 약 0.01 내지 약 0.3일 수 있다.

상기 저방사층은 Ag, Au, Cu, Al, Pt, 이온 도핑 금속 산화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 저방사층의 두께가 약 10nm 내지 약 25nm일 수 있다.

상기 저방사 보호 금속층은 가시광선 영역의 소멸 계수가 약 1.5 내지 약 3.5일 수 있다.

상기 광흡수 금속층은 Ni, Cr, Ni과 Cr의 합금, Ti 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 저방사 보호 금속층의 두께가 약 1nm 내지 약 5nm일 수 있다.

상기 실리콘나이트라이드층은 SiN_x (여기서, 1≤x≤1.5 임) 또는 (Si₁ _- _yM_y)N_z (여기서, M은 Al, Ti, Co 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, 0.01≤y≤0.2이고, 1≤z≤1.5 임)를 포함할 수 있다.

상기 실리콘나이트라이드층의 두께가 약 5nm 내지 약 20nm일 수 있다.

상기 유전체층은 금속 산화물, 금속 질화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 또는 상기 적어도 하나에, 비스무트(Bi), 붕소(B), 알루미늄(Al), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 안티몬(Sb), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소가 도핑된 금속 산화물, 금속 질화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 유전체층은 티타늄옥사이드, 주석아연옥사이드, 아연옥사이드, 아연알루미늄옥사이드, 주석옥사이드, 비스무스옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘알루미늄나이트라이드 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 유전체층의 두께가 약 5nm 내지 약 60nm일 수 있다.

상기 기재는 약 90 내지 약 100% 가시광선 투과율을 갖는 투명 기재일 수 있다.

상기 기재는 유리 또는 투명 플라스틱 기판일 수 있다.

상기 코팅층은 상기 저방사층의 양면으로 순차적으로 저방사 보호 금속층 및 유전체층이 적층된 대칭 구조이고, 상기 저방사 보호 금속층 및 상기 유전체층의 적어도 하나의 사이에 상기 실리콘나이트라이드층이 개재될 수 있다.

상기 코팅층은 최외각 양면에 적어도 하나의 실리콘나이트라이드층을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 저방사 코팅막을 포함하는 건축 자재를 제공한다.

상기 저방사 코팅막은 단열 성능을 확보하면서도, 내열성이 향상되어 열처리 가공 처리의 수행이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 저방사 코팅막의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 저방사 코팅막의 개략적인 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.

이하에서 기재의 “상부 (또는 하부)” 또는 기재의 “상 (또는 하)”에 임의의 구성이 형성된다는 것은, 임의의 구성이 상기 기재의 상면 (또는 하면)에 접하여 형성되는 것을 의미할 뿐만 아니라, 상기 기재와 기재 상에 (또는 하에) 형성된 임의의 구성 사이에 다른 구성을 포함하지 않는 것으로 한정하는 것은 아니다.

이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 구현예에 따른 저방사 코팅막을 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 기재(110) 및 코팅층(190)을 포함하는 저방사 코팅막(100)의 단면도이다. 상기 코팅층(190)은 상기 기재(110)로부터, 저방사층(120), 저방사 보호 금속층(130), 실리콘나이트라이드층(140) 및 유전체층(150)을 순차적으로 포함하는 다층 구조이다.

상기 저방사 코팅막(100)은 상기 실리콘나이트라이드층(140)을 포함하여 내구성, 내화학성, 내열성 등이 부여되어, 내열성을 요하는 처리에 의해 가공될 수 있고(temperable), 또한, 상기 실리콘나이트라이드층(140) 상부로 유전체층(150)을 포함하여 실리콘나이트라이드층(140)의 장시간 공정시 쉽게 오염되는 문제를 저감하고, 그에 따라 이러한 오염에 의해 발생할 수 있는 문제점을 방지할 수 있으며, 또한, 로이(Low-e: low emissivity) 유리의 광학 성능을 설계할 수 있는 범위를 넓힐 수 있다.

상기 코팅층(190)은 태양광 중 선택적으로 원적외선을 반사하는 저방사층(120)을 기반으로 하는 다층 박막 구조로서, 방사율을 낮추어 상기 저방사 코팅막(100)에 로이 효과에 의한 단열 성능을 부여한다. 상기 저방사 코팅막(100)은 상기와 같은 구조를 형성하여 여름에는 태양 복사열을 반사시키고 겨울에는 실내 난방기에서 발생하는 적외선을 보존해 줌으로써 건축물의 에너지 절감 효과를 가져오는 기능성 소재이다.

'방사율(Emissivity)'이란 물체가 임의의 특정 파장을 갖는 에너지를 흡수, 투과 및 반사하는 비율을 의미하는 것이다, 즉, 본 명세서에서 방사율은 적외선 파장 영역에 있는 적외선 에너지의 흡수 정도를 나타내는 것으로서, 구체적으로는, 강한 열 작용을 나타내는 약 5㎛ 내지 약 50㎛의 파장영역에 해당하는 원적외선이 인가되었을 때, 인가되는 적외선 에너지에 대하여 흡수되는 적외선 에너지의 비율을 의미한다.

키르히호프의 법칙에 의하면 물질에 흡수된 적외선 에너지는 다시 방사되어 나오는 에너지와 동일하므로 흡수율은 방사율과 동일하다.

또한, 흡수되지 않은 적외선 에너지는 물질 표면에서 반사되므로 방사율은 적외선 에너지 반사가 높을수록 낮은 값을 갖게 된다. 이를 수치적으로 나타내면, (방사율 = 1 - 적외선 반사율)의 관계를 갖는다.

이와 같은 방사율은 이 분야에서 통상적으로 알려진 다양한 방법을 통하여 측정될 수 있으며, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, KSL2514 규격에 의해 퓨리에 변환 적외선 분광기(FT-IR) 등의 설비로 측정할 수 있다.

이와 같은 강한 열 작용을 나타내는 원적외선에 대한 흡수율, 즉 방사율이 단열 성능의 정도를 측정하는데 있어서, 매우 중요한 의미를 나타낼 수 있다.

상기 저방사 코팅막(100)은 유리 등과 같은 투명한 기재(110)에 전술한 바와 같은 코팅층(190)을 형성함으로써, 가시광선 영역에서는 소정의 투과 특성을 유지시키면서 방사율을 낮추어 우수한 단열 효과를 제공할 수 있는 에너지 절약형 기능성 건축 자재로 사용될 수 있다.

상기 저방사층(120)은 낮은 방사율을 가질 수 있는 전기전도성 재료, 예를 들어 금속으로 형성된 층으로, 즉, 낮은 면저항을 가지고, 그에 따라 낮은 방사율을 갖는다. 예를 들어, 상기 저방사층(120)은 방사율은 약 0.01 내지 약 0.3일 수 있고, 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.2일 수 있고, 보다 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.1일 수 있으며, 보다 더 구체적으로 약 0.01 내지 약 0.08일 수 있다. 상기 저방사층(120)이 상기 범위의 방사율을 가지는 경우, 저방사 코팅막(100)의 단열 효과 및 가시광 투과율 측면을 동시에 고려하여 적절할 수 있다. 상기와 같은 방사율을 갖는 상기 저방사층(120)은 박막으로 구성한 재료의 면저항이 약 0.78 Ω/sq 내지 약 6.42 Ω/sq일 수 있다.

상기 저방사층(120)은 태양 복사선을 선택적으로 투과 및 반사시키는 기능을 수행한다. 상기 저방사층(120)은 Ag, Au, Cu, Al, Pt, 이온 도핑 금속 산화물 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 이온 도핑 금속 산화물은 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO), 불소 도핑된 주석산화물(FTO), Al 도핑된 아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO) 등을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 저방사층(120)은 은(Ag)일 수 있고, 이로써 상기 저방사 코팅막(100)은 높은 전기전도도, 가시광선 영역에서의 낮은 흡수율, 우수한 내구성 등을 구현할 수 있다.

상기 저방사층(120)의 두께는, 예를 들어, 약 10nm 내지 약 25nm일 수 있다. 상기 범위의 두께를 갖는 저방사층(120)은 낮은 방사율 및 높은 가시광선 투과율을 동시에 구현하기에 적합하다.

상기 저방사 보호 금속층(130)은 광흡수 성능이 뛰어난 금속으로 이루어져 태양광을 조절하는 기능을 하고, 상기 저방사 보호 금속층(130)의 재료, 두께 등을 조절하여 상기 저방사 코팅막(100)이 구현하는 색상을 조절할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 저방사 보호 금속층(130)은 가시광선 영역에서의 소멸 계수(extinction coefficient)가 약 1.5 내지 약 3.5일 수 있다. 상기 소멸 계수는 소재의 물질 고유의 특성인 광학 상수에서 도출되는 값으로서, 상기 광학 상수는 수식으로는 n-ik로 표기된다. 이때 실수 부분은 n은 굴절률이고, 허수 부분인 k는 소멸 계수 (흡수 계수, 흡광 계수, 소광 계수 등으로도 명명됨)라고 한다. 소멸 계수는 파장(λ)의 함수이며, 금속의 경우 소멸 계수가 0보다 큰 것이 일반적이다. 소멸 계수, k는 흡수 계수, α와 α=(4πk)/λ의 관계를 갖으며, 흡수 계수, α는 빛이 통과하는 매질의 두께가 d일 때, I=I0exp(-αd)의 관계로 매질에 의한 빛의 흡수로 인해 통과한 빛의 세기(I)가 입사한 빛의 세기(I0)에 비해 감소하게 된다.

상기 저방사 보호 금속층(130)은 상기 범위의 가시광선 영역의 소멸 계수는 갖는 금속을 사용하여, 가시광선의 일정 부분을 흡수하여, 상기 저방사 코팅막(100)이 소정의 색상을 갖도록 한다.

예를 들어, 상기 저방사 보호 금속층(130)은 Ni, Cr, Ni과 Cr의 합금, Ti 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기 저방사 보호 금속층(130)의 두께는, 예를 들어, 약 1nm 내지 약 5nm일 수 있다. 상기 저방사 코팅막(100)은 상기 두께 범위의 저방사 보호 금속층(130)을 포함하여 저방사 보호층으로써의 역할을 수행하면서 소정의 투과율 및 반사율을 갖도록 조절할 수 있다.

상기 실리콘나이트라이드층(140)은 상기 저방사 보호 금속층(130) 및 상기 유전체층(150) 사이에 개재되어 상기 유전체층(150)에 포함되는 산화물의 산소의 영향으로부터 상기 저방사 보호 금속층(130) 및 상기 저방사층(120)을 보호하는 보호막으로서 작용하여, 금속과 유전체층 사이의 계면을 안정화시키는 작용을 한다.

또한, 상기 저방사 코팅막(100)은 상기 실리콘나이트라이드층(140)을 포함하여 상기 코팅층(190)의 전체적인 내열성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라서, 높은 내열성을 요구하는 가공 처리가 가능할 수 있게 되는 이점이 있다. 예를 들어, 상기 저방사 코팅막(100)은 고층 빌딩에 요구되는 내풍압 성능을 만족시키기 위해서 필요한 열처리 과정을 수행하기에 적합한 내열성을 구비할 수 있다.

상기 실리콘나이트라이드층(140)은 실리콘나이트라이드, 예를 들어 SiN_x (여기서, 1≤x≤1.5 임) 또는 (Si₁ _- _yM_y)N_z (여기서, M은 Al, Ti, Co 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, 0.01≤y≤0.2이고, 1≤z≤1.5 임)과 같이 일부 Si가 금속으로 치환된 실리콘나이트라이드 화합물 등을 포함할 수 있다. 상기 금속 치환된 실리콘나이트라이드 화합물은 치환되는 금속에 따라서 내구성, 내스크래치, 내열성 등을 향상시킬 수 있다. 상기 실리콘나이트라이드층(140)은 목적하는 용도에 맞도록 적절한 종류의 실리콘나이트라이드 화합물을 포함할 수 있다.

상기 실리콘나이트라이드층(140)의 두께는, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 20nm일 수 있다. 상기 실리콘나이트라이드층의 두께는 전체 코팅층(190)의 광학 성능 (투과율, 반사율, 색지수)을 목표 성능에 맞게 구현하기 위해, 구성되는 위치 및 물질에 따라 다양하게 조절될 수 있고, 상기 두께 범위를 갖는 상기 실리콘나이트라이드층(140)을 포함하여 상기 유전체층(150) 적층시 공정상 발생할 수 있는 오염 문제를 최소화하고, 상기 유전체층(150)의 두께비 등을 조절하여 다양한 조합이 가능하고, 이로부터 다양한 로이 유리의 광학 성능을 설계할 수 있다.

상기 유전체층(150)은 상기 코팅층(190)에서 상기 실리콘나이트라이드층(140)에 이어서 적층되어 상기 저방사 보호 금속층(130)과 상기 실리콘나이트라이드층(140)을 사이에 두고 이격되어 존재한다. 전술한 바와 같이, 상기 유전체층(150)은 상기 저방사 보호 금속층(130) 및 상기 저방사층(120)에 대하여 상기 실리콘나이트라이드층(140)을 사이에 두어 이격되기 때문에 상기 유전체층(150) 내의 산화물에 기인한 산소의 영향을 현저히 감소시킬 수 있다.

상기 유전체층(150)은 굴절률이 약 1.5에서 약 2.3 사이에 있는 유전체 물질로 이루어질 수 있으며, 굴절률의 값에 따라, 투과율, 반사율, 투과 및 반사색상을 원하는 목표 수준으로 구현하도록 유전체층(150)의 두께를 조절할 수 있다.

상기 유전체층(150)은 두께는, 예를 들어, 약 5nm 내지 약 60nm일 수 있다. 유전체층의 두께는 전체 다층박막의 광학 성능(투과율, 반사율, 색지수)을 목표 성능에 맞게 구현하기 위해, 구성되는 위치 및 물질에 따라 다양하게 조절될 수 있고, 상기 두께 범위를 갖는 상기 유전체층(150)을 포함하여 유전체층(150)에 의한 광학 성능 제어를 효과적으로 할 수 있고, 또한, 생산 속도 측면에서도 바람직할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 유전체층(150)은 상기 실리콘나이트라이드층(140)과의 상대 두께비 등을 조절하여 다양한 조합이 가능하고, 이로부터 로이 유리의 광학 설계 윈도우를 확대할 수 있다.

또한, 상기 유전체층(150)은 광 소멸 계수가 0에 가까운 물질로 구성될 수 있는데, 소멸 계수가 0 보다 큰 것은 입사 광이 광흡수 금속층에 도달하기 전에 유전체층에서 흡수되는 것을 의미하며, 이것은 투명한 시야확보를 저해하는 요인이 되어 바람직하지 않다. 따라서 유전체층(150)의 소멸 계수는 가시광선 영역 (약 380nm 내지 약 780nm 파장 범위)에서 약 0.1 미만을 가질 수 있다.

일반적으로 저방사층(120)으로 사용되는 금속은 산화가 잘되므로, 상기 유전체층(150)은 상기 저방사층(120)의 산화방지막으로서 작용할 수 있고, 또한 이러한 유전체층(150)은 가시광 투과율을 증가시키는 역할도 한다.

상기 유전체층(150)은 다양한 금속 산화물, 금속 질화물 등을 포함할 수 있고, 예를 들어, 티타늄옥사이드, 주석아연옥사이드, 아연옥사이드, 아연알루미늄옥사이드, 주석옥사이드, 비스무스옥사이드, 실리콘나이트라이드, 실리콘알루미늄나이트라이드 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 이러한 금속 산화물 및/또는 금속 질화물에 비스무트(Bi), 붕소(B), 알루미늄(Al), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 안티몬(Sb), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소를 도핑할 수 있다.

상기 유전체층(150)의 재료와 물성을 적절히 조절하여 상기 저방사 코팅막(100)의 광학 성능을 조절할 수 있다. 또한, 상기 유전체층(150)은 2층 이상의 복수의 층으로 구성될 수도 있다.

상기 기재(110)는 가시광선 투과율이 높은 투명 기재일 수 있고, 예를 들어, 약 90 내지 약 100% 가시광선 투과율을 갖는 유리 또는 투명 플라스틱 기판이 사용될 수 있다. 상기 기재(110)는, 예를 들어, 건축용으로 사용되는 유리가 제한 없이 사용될 수 있고, 사용 목적에 따라서, 예를 들어, 약 2mm 내지 약 12mm의 두께일 수 있다.

상기 저방사 코팅막(100)은 사용 목적에 맞는 광학 스펙트럼을 구현하기 위하여, 상기 코팅층(190)을 구성하는 각 층의 재료 및 두께를 조절함으로써 빛의 파장 대에 따른 투과율과 반사율을 제어하여 달성할 수 있다. 예를 들어, 상기 저방사 코팅막(100)에 있어서, 가시광 투과율이 높아 쾌적한 시야를 확보하면서, 반사율을 높여 외부 시선으로 인한 개인의 사생활 침해 문제를 방지할 수 있다.

상기 저방사 코팅막(100)은 상기 코팅층(190)을 구성하는 각 층의 재료 및 두께를 조절함으로써 외부로부터 보이는 상기 저방사 코팅막(100)의 고 반사면의 색상, 반사율, 투과율 등의 광학 성능의 미세한 제어가 가능할 수 있다.

상기 코팅층(190)은 전술한 바와 같이 소정의 광학 성능을 구현하기 위하여 전술한 구조 이외의 다른 추가적인 층이 더 개재되어 포함될 수 있다. 일 구현예에서, 상기 코팅층(190)은 상기 코팅층(190)의 최외각 일면 또는 양면에 적어도 하나의 유전체층을 더 포함할 수 있다.

상기 추가적으로 더 포함될 수 있는 유전체층의 자세한 설명은 상기 유전체층(150)에서 설명한 바와 같다.

본 발명의 다른 구현예에서, 상기 저방사층의 양면으로 순차적으로 저방사 보호 금속층 및 유전체층이 적층된 대칭 구조이고, 상기 저방사 보호 금속층 및 상기 유전체층의 적어도 하나의 사이에 상기 실리콘나이트라이드층이 개재된 코팅층을 포함하는 저방사 코팅막이 제공된다.

도 2는 일 구현예에 따른 기재(210) 및 코팅층(290)을 포함하는 저방사 코팅막(200)의 단면도이다. 상기 코팅층(290)은 상기 기재(210) 상부로, 제1 유전체층(280), 제1 실리콘나이트라이드층(270), 제1 저방사 보호 금속층(260), 저방사층(220), 제2 저방사 보호 금속층(230), 제2 실리콘나이트라이드층(240) 및 제2 유전체층(250)을 순차적으로 포함하는 다층 구조이다. 상기 코팅막(200)에서, 상기 코팅층(290)은 상기 저방사층(220)을 중심으로 양면으로 순차적으로 저방사 보호 금속층(230, 260), 실리콘나이트라이드층(240, 270) 및 유전체층(250, 280)이 적층되어 형성된 구조이다.

일 구현예에서, 상기 코팅층은 최외각 양면에 적어도 하나의 실리콘나이트라이드층을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 유전체층(250)의 외각 쪽으로 실리콘나이트라이드층(미도시)이 더 적층되어 포함되거나, 또는 상기 제1 유전체층(280)과 상기 기재(210) 사이에 실리콘나이트라이드층(미도시)이 더 적층되어 포함될 수 있다.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 저방사 코팅막을 포함하는 건축 자재를 제공한다. 상기 건축 자재는 상기 저방사 코팅막을 적용함으로써 로이 효과에 의한 단열 성능을 확보하면서도, 전술한 바와 같이 상기 저방사 코팅막이 내열성이 향상되어 추가적인 열처리 공정에 의해 가공된 것일 수 있다. 상기 건축 자재는, 예를 들어 내풍압 성능을 향상시키기 위한 열처리 가공된 것일 수 있고, 고층 빌딩용 건축 자재로 사용될 수 있다.

상기 저방사 코팅막은 각 층을 공지된 방법에 따라 적층하여 제조될 수 있다. 상기 각 층은 예를 들어, 증착 방법에 의해 적층될 수 있고, 상기 증착 방법은 특별히 제한되지 아니하고, 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다.

예를 들어, 상기 유전체층은 증착에 의할 수 있고, 역시 공지된 방법에 따라 제한 없이 수행될 수 있으며, 예를 들면 마그네트론 스퍼터 증착기를 이용하여 증착할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.

( 실시예 )

실시예 1

마그네트론(C-Mag) 스퍼터링 증착기(Selcos, Cetus-S)를 사용하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 두께를 갖는 다층 구조를 갖는 저방사 코팅막을 제작하였다.

먼저, 6mm 두께를 갖는 투명 유리 기재 상에 SnZnO_x 층을 산소/아르곤 (산소 50부피%, 아르곤 50부피%) 분위기 하에서 두께 19nm로 증착하였다. 이어서 SiN_x 층을 질소/아르곤 (질소 20부피%, 아르곤 80부피%) 분위기 하에서 5nm 두께로 증착하였다. NiCr층, Ag층 및 NiCr 층을 아르곤 100부피% 분위기 하에서 순서대로 각 1.5nm, 11nm 및 1.5 nm 두께로 증착한 후에, 다시 SiN_x 층을 상기 SiN_x 층의 증착 조건과 똑같은 조건에서 5nm 두께로 증착하였다. 마지막으로 SnZnO_x 층을 상기 SnZnO_x 층의 증착 조건과 똑같은 조건에서 두께 43 nm로 증착하여 저방사 코팅막을 제작하였다.

실시예 2

실시예 1에 최상부에 5nm 두께 SiN_x 층을 추가적으로 적층한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 저방사 코팅막을 제작하였다.

실시예 3 내지 실시예 5

5nm 두께의 SiN_x 층의 수, 및 적용 위치를 하기 표 1에 나타난 바와 같이 변경시킨 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 저방사 코팅막을 제작하였다.

비교예 1

실시예 1과 같은 다층 구조의 막에서 SiN_x 층을 제외한 것을 제외한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 저방사 코팅막을 제작하였다.

비교예 2

실시예 1과 같은 다층 구조의 막에서 SiN_x 층 대신에 SnZnN_x 층을 질소/아르곤 (질소 50부피%, 아르곤 50부피%) 분위기 하에서 5nm 두께로 증착한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 조건으로 저방사 코팅막을 제작하였다.

비교예 3

구분	다층 구조(막 두께, nm)
실시예 1	투명 유리 / SnZnO_x(19) / SiN_x(5) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SiN_x(5) / SnZnO_x(43)
실시예 2	투명 유리 / SnZnO_x(19) / SiN_x(5) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SiN_x(5) / SnZnO_x(43) / SiN_x(5)
실시예 3	투명 유리 / SnZnO_x(19) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SiN_x(5) / SnZnO_x(43) / SiN_x(5)
실시예 4	투명 유리 / SnZnO_x(19) / SiN_x(5) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SnZnO_x(43) / SiN_x(5)
실시예 5	투명 유리 / SiN_x(5) / SnZnO_x(19) / SiN_x(5) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SiN_x(5) / SnZnO_x(43) / SiN_x(5)
비교예 1	투명 유리 / SnZnO_x(19) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SnZnO_x(43)
비교예 2	투명 유리 / SnZnO_x(19) / SnZnN_x(5) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SnZnN_x(5) / SnZnO_x(43)
비교예 3	투명 유리 / SiN_x(5) / SnZnO_x(19) / NiCr(1.5) / Ag(11) / NiCr(1.5) / SnZnO_x(43) / SiN_x(5)

평가

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3에서 제작된 저방사 코팅막에 대하여 아래와 같은 방법으로 열처리 하였다:

실험실용 RTS (rapid thermal annealing system) 장비를 사용하여, 상기 샘플을 넣어 놓고, RTS 장비 내부의 온도를 약 670℃로 5분 만에 올리고, 5분 간 유지한 후에, 상온으로 내리는 조건으로 열처리 하였다.

열처리 전후 각각 haze-gardner plus 장비를 이용하여, 가시광 투과율과 헤이즈(Haze)를 측정하였고, 방사율 측정기(Emissiometer MK3)를 이용하여 방사율을 측정하였다. 또한, 분광기(spectrophotometer, KS L 2514 규격)를 이용하여, 열처리 전후의 상기 분광 특성 변화를 관찰하여 하기 표 2에 기재하였다.

구분	비고	Δ가시광 투과율 (%)	Δ헤이즈 (Haze)	Δ방사율 (%)
실시예 1	열처리전후 변화량 (Δ)	2.6	0.08	0
실시예 2	열처리전후 변화량 (Δ)	2.7	0.17	0
실시예 3	열처리전후 변화량 (Δ)	4.1	0.03	0
실시예 4	열처리전후 변화량 (Δ)	4.3	0.02	0
실시예 5	열처리전후 변화량 (Δ)	1.6	0.03	0
비교예 1	열처리전후 변화량 (Δ)	13.2	3.37	39
비교예 2	열처리전후 변화량 (Δ)	4.9	0.13	0
비교예 3	열처리전후 변화량 (Δ)	5.3	0.03	0

표 2에서 알 수 있듯이, 실시예 1 내지 5는 비교예 1의 열처리 전후의 방사율 변화를 비교해 보면, SiN_X 층을 적용했을 때 열처리 전·후의 방사율 변화가 없고, 가시광 투과율 및 헤이즈의 변화량도 현저하게 감소한 것을 알 수 있다. 이로부터 SiN_X 층을 적용하면, 열처리 후에 저방사층 및 저방사 보호 금속층을 보호할 수 있다는 것을 알 수 있다.

SiN_X 층을 금속층과 산화물 유전체층 사이에 상·하부 모두 적용(실시예 1)한 경우와 SiN_X 층 위치에 SnZnN_X 층을 적용(비교예 2)한 경우를 비교해 보면, 가시광 투과율 및 헤이즈 변화량이 SiN_X 층을 적용하였을 때 적다는 것을 알 수 있다. 이로부터 SnZnN_X 층보다 SiN_X 층을 적용하였을 때, 내열 성능이 보다 더 크게 향상된다는 것을 알 수 있다.

SiN_X 층을 저방사 보호 금속층과 유전체층 사이에 상·하부 모두 적용(실시예 1)하였을 때와 코팅층의 최상·하부에 모두 적용(비교예 3)하였을 때를 비교해 보면, 실시예 1의 경우가 열처리 전후의 가시광 투과율 변화가 적다는 것을 알 수 있다. 또한, 비교예 3의 경우보다 저방사 보호 금속층과 산화물 유전체층 사이의 위치에 상부 (또는 하부) 한 부분에만 적용 (실시예 3 및 실시예 4)하였을 경우에 가시광 투과율 변화가 적다는 것을 알 수 있다. 이를 통해, SiN_X 층을 최상·하부에 적용하는 것보다는 저방사 보호 금속층과 산화물 유전체층 사이에 적용하는 것이 내열 성능 향상에 더욱 기여한다는 것을 알 수 있다.

실시예 5에서는 SiN_X 층을 총 4층 적용하여 두께가 두꺼워졌기 때문에 매우 우수한 내열 성능 결과를 얻었다.

100, 200: 저방사 코팅막
110, 210: 기재
120, 220: 저방사층
130, 230, 260: 저방사 보호 금속층
140, 240, 270: 실리콘나이트라이드층
150, 250, 280: 유전체층
190, 290: 코팅층

Claims

기재 및 코팅층을 포함하고,
상기 코팅층은 상기 기재로부터 저방사층, 저방사 보호 금속층, 실리콘나이트라이드층 및 유전체층을 순차적으로 포함하는 다층 구조이고,
상기 실리콘나이트라이드층은 SiN_x (여기서, 1≤x≤1.5 임) 또는 (Si_1-yM_y)N_z (여기서, M은 Al, Ti, Co 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나이고, 0.01≤y≤0.2이고, 1≤z≤1.5 임)를 포함하고,
상기 유전체층은 주석아연옥사이드를 포함하는
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사층은 방사율이 0.01 내지 0.3이고,
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사층은 Ag, Au, Cu, Al, Pt, 이온 도핑 금속 산화물, 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사층의 두께가 10nm 내지 25nm인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사 보호 금속층은 가시광선 영역의 소멸 계수가 1.5 내지 3.5인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사 보호 금속층은 Ni, Cr, Ni과 Cr의 합금, Ti 및 이들의 조합을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 저방사 보호 금속층의 두께가 1nm 내지 5nm인
저방사 코팅막.
삭제
제1항에 있어서,
상기 실리콘나이트라이드층의 두께가 5nm 내지 20nm인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 유전체층은 비스무트(Bi), 붕소(B), 알루미늄(Al), 규소(Si), 마그네슘(Mg), 안티몬(Sb), 베릴륨(Be) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나의 원소가 도핑된
저방사 코팅막.
삭제
제1항에 있어서,
상기 유전체층의 두께가 5nm 내지 60nm인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 기재는 90 내지 100% 가시광선 투과율을 갖는 투명 기재인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 기재는 유리 또는 투명 플라스틱 기판인
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 상기 저방사층의 양면으로 순차적으로 저방사 보호 금속층 및 유전체층이 적층된 대칭 구조이고, 상기 저방사 보호 금속층 및 상기 유전체층의 적어도 하나의 사이에 상기 실리콘나이트라이드층이 개재된
저방사 코팅막.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은 최외각 양면에 적어도 하나의 실리콘나이트라이드층을 더 포함하는
저방사 코팅막.
제1항 내지 제7항, 제9항, 제10항 및 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 저방사 코팅막을 포함하는 건축 자재.