KR20010029503A - 피복 유리 - Google Patents
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Abstract
고성능 일광 조절 유리는 열 흡수층과 금속 산화물의 저 방사율 층을 포함하는 피복물을 갖는 유리 기판을 포함한다. 바람직한 열 흡수층은 우선적으로는 700nm 이상의 파장에서 흡수하고, 예를 들면, 비화학양론적 또는 도우핑된 산화텅스텐, 산화코발트, 산화크롬, 산화철 또는 산화바나듐일 수 있다. 층들의 성질 때문에, 피복물은 무채색일 수 있고, 열분해법, 예를 들면, 화학 증착법에 의한 유리 제조 공정 동안 유리 리본에 온라인 침착시키는데 적합하다.
Description
본 발명은 피복 유리, 특히 고성능 일광 조절 피복 유리에 관한 것이다.
반사 및 투과시 모두 무채색을 나타내는 일광 조절 유리, 특히 고성능 일광 조절 유리에 대한 수요가 증가하고 있다. "고성능" 일광 조절 유리는 총 입사 조사 에너지(총 태양열)보다 상당히 높은 비율로 입사광을 투과하는 유리를 의미한다. 철이 첨가된 농후 색조(body tint)의 유리는 높은 일광 조절 성능을 제공할 수 있지만, 철은 유리가 녹색을 띠게 하는 경향이 있고, 녹색이 항상 허용되는 것은 아니다. 추가의 첨가제, 예를 들면, 셀렌 및 산화코발트와 같은 금속 산화물의 배합물을 포함시켜 녹색을 보다 무채색으로 전환시킬 수 있지만, 약간의 성능 손실, 즉 입사열 : 투과된 입사광의 비율이 증가하는 손실이 따른다. 다층 적층물에 적절한 유전체 층과 배합된 상태의 은층(silver layer)을 혼입시킨 피복물은 반사 및 투과시 모두 무채색에 가까운 고성능 일광 조절 생성물을 제공할 수 있지만 상당한 단점이 있다. 첫 번째, 적합한 은층은, 피복물을 제조된 때에, 즉 이를 절단하고 제조 라인으로부터 제거하기 전에 뜨거운 유리 리본에 도포하는 온라인 침착법에 적합하지 않으나, 마그네트론 스퍼터링과 같은 오프라인 저압 기술에 의해 도포한다. 두 번째, 이와 같은 은 피복물은 공정 동안 조심스럽게 보호 및 취급하고, 최종 생성물에 있어서 피복 유리를, 예를 들면, 유니트의 공극에 접하는 피복물과 함께 다수의 글레이징 유니트로 글레이징시킴으로써 보호할 필요가 있는, 제한된 물리적 내구성을 갖는다.
위에서 언급한 은 피복물의 단점을 갖지 않는 고성능 일광 조절 글레이징을 제공하고, 바람직하게는 반사 및 투과시 거의 무채색을 나타내거나, 또는 적어도 위에서 언급한 고성능 농후 색조 유리의 녹색 반사색 및 투과색 특징에 대한 대안을 제공하는 피복물을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 유리 기판과 열 흡수층 및 금속 화합물을 포함하는 저 방사율 층을 포함하는 피복물을 포함하는 고성능 일광 조절 피복 유리를 제공한다.
본 발명은 이로 제한되지는 않으나 첨부된 도면을 참고로 하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다:
도 1은 본 발명의 한 양태에 따르는 피복 유리의 단면도를 나타내고,
도 2는 본 발명의 두 번째 바람직한 양태에 따르는 피복 유리의 단면도를 나타내며,
도 3은 도 1에 도시한 바와 같은 피복 유리를 혼입시킨 이중 글레이징 유니트의 단면도를 나타낸다.
도 1에 있어서, 고성능 일광 조절 피복 유리(1)는 유리 기판(11), 바람직하게는 투명 플로트 유리, 및 열 흡수층(14)과 금속 화합물의 저 방사율 층(13)을 포함하는 피복물(12)을 포함한다.
도 2에 나타낸 양태는 도 1의 양태와 유사하며, 유리 기판(21), 바람직하게는 투명 플로트 유리, 및 피복물(22)을 포함하는 피복 유리(2)이다. 그러나, 피복물(22)은, 열 흡수층(24)과 저 방사율 층(23) 이외에 이후 추가로 논의하는 바와 같은 진주빛 억제 하층(25)을 포함한다는 점에서 피복물(12)과 상이하다.
도 3은 글레이징 물질(31), 통상적으로 투명 플로트 유리의 제2 창유리에 대해 평행하게 배치되어 조립된 도 1의 피복 창유리(1)를 나타내며, 창유리들은 떨어져서 배치되고, 공간 및 밀봉 시스템(32)에 의해 함께 밀봉되어 공극(33)을 갖는 이중 글레이징 유니트(3)를 형성한다. 피복물(12)은 유니트의 공극(33)에 접한다.
성능을 증강시키기 위해서, 피복물의 열 흡수층이 우선적으로 700nm 이상의 파장에서 흡수하고, 바람직하게는 가시 스펙트럼 영역에서는 실질적으로 비흡수적인 것이 바람직하다. 열 흡수층은 실질적으로 투명한 전도성 산화물 층일 수 있고, 특징적인 흡수 피크가 약 900nm에서 나타난다는 점에서 산화텅스텐이 바람직하다.
산화텅스텐은 전도체 및 유전체 형태 둘다로 존재한다. 화학양론적 산화텅스텐, WO3은 유전체이고, 근 적외선에서 실질적으로 비흡수성이다.
비화학양론적 산화텅스텐, WO3-X(여기서, x는 통상적으로 약 0.03 이하, 바람직하게는 0.005 내지 0.025이다), 및 상이한 원자가, 예를 들면, 수소, 불소, 알칼리 금속, 구리, 은 또는 금의 적절한 도우핑제를 함유하는 도우핑된 산화텅스텐은 전도체이고, 본 발명의 실시에 사용하기에 적합하다.
열 흡수층으로서 사용되는 산화텅스텐 층은 결정성 또는 무정형일 수 있다. 결정성인 경우, 결정이 크면 헤이즈 외관이 생기기 쉽기 때문에 통상적으로 너무 큰 결정 크기는 피하는 것이 바람직하다.
열 흡수층을 형성하는데 사용할 수 있는 또 다른 열 흡수 물질로서는 산화크롬, 산화코발트, 산화철, 산화몰리브덴, 산화니오브 및 산화바나듐과 같은 또 다른 색상의 전이 금속 산화물이 있고; 이러한 금속 산화물의 혼합물을 사용할 수도 있다.
열 흡수층의 두께는 일반적으로 50 내지 500nm, 바람직하게는 80 내지 200nm일 수 있다.
저 방사율 층은 금속 화합물, 일반적으로 금속 산화물(금속 질화물 및 금속 규화물과 같은 다른 저 방사율 화합물은 광 투과율이 보다 낮은 경향이 있기 때문에), 및 투명한 반도체, 예를 들면, 도우핑된 산화인듐, 산화주석 또는 산화아연으로 이루어진 층이다. 바람직한 물질로서는 주석 도우핑된 산화인듐과 불소 도우핑된 산화주석이 있다. 저 방사율 층의 두께는 일반적으로 100 내지 600nm(보다 두꺼운 층을 사용하는 경우, 광 투과율이 불필요하게 감소하는 것에 비하여 방사율이 충분히 감소되지 않기 때문이다), 특히 200 내지 500nm이다. 비록 0.2 이하의 방사율을 제공하는 저 방사율 층을 사용하는 것이 바람직하지만, 저 방사율 층의 방사율은 0.4 미만(본 명세서 및 첨부된 청구항에 언급된 방사율 수치는 ISO 10292:1994, 부록 A에 따라 측정된 규정 방사율 값이다)이다.
피복물의 저 방사율 층은 일반적으로 일광 조절 유리를 갖는 열 흡수층 위에 놓여지고, 글레이징된 공간(통상적으로, 필수적이지는 않으나, 빌딩)의 내부 쪽으로 접한 피복물로 글레이징시킨다.
본 발명에서와 같이 박막을 사용하여 간섭색 및 진주빛의 외관이 되게 할 수 있다. 간섭 효과로 인한 목적하지 않는 색을 피하거나 적어도 완화시키기 위해서, 색상 억제 하층(그 자체로 하층의 조합일 수 있다)을 열 흡수층과 저 방사율 층을 침착시키기 전에 유리에 도포할 수 있다. 이와 같은 진주빛 억제 하층의 조성 및 침착법은 이미 공개된 특허 GB 제2 031 756B호, UK 제2 115 315B호 및 EP 제0 275 662B호에 기술되어 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 양태에 따라, 진주빛 억제층 또는 층들을 열 흡수층과 저 방사율 층을 포함하는 피복물 아래에 혼입시킨다.
추가의 층을, 예를 들면, 반사방지층으로서 피복물 위에 혼입시킬 수 있으나, 이와 같은 상층의 사용으로 저 방사율 특성을 손실할 수 있고, 즉 방사율이 증가할 수 있으며, 통상적으로 바람직하지 않다.
본 발명의 열 흡수층과 저 방사율 층은 공지된 기술, 예를 들면, 반응성 스퍼터링을 포함하는 스퍼터링 또는 화학 증착법에 의해 침착시킬 수 있다. 실제로, 상기 층 둘다 화학 증착 기술에 의해 침착시키기 쉬워서 유리 제조 공정 동안 피복물을 뜨거운 유리 리본에 도포할 수 있다는 것이 본 발명의 중요한 잇점이다. 화학 증착법에 의한 열 흡수층의 침착법은, 예를 들면, EP 제0 523 877 A1호 및 EP 제0 546 669 B1호에 기술되어 있고, 화학 증착법에 의한 금속 산화물 저 방사율 층의 침착법은, 예를 들면, GB 제2 026 454B호 및 EP 제0 365 239B호에 기술되어 있다.
본 발명은 이로 제한되지는 않으나 다음 실시예로 더욱 상세히 설명하고자 한다. 실시예에서, 명세서 및 청구항의 나머지 부분에서와 같이, 명시한 가시광선 투과율은 일루미넌트 C(Illuminant C)를 사용하여 측정한다. 명시한 총 태양열 투과율은 북위 37°에서의 표면에 대한 직접 표준 조사 입사각을 나타내는(공기 질량 1.5) 일광 스펙트럼 방사조도 함수(ASTM E87-891)를 사용하여 칭량함으로써 측정한다.
실시예 1
규소, 탄소 및 산소를 포함하고 두께가 65nm이며 굴절율이 약 1.7인 진주빛 억제 하층을 EP 제0 275 662B호에 기술되어 있는 바와 같이 3mm의 투명 플로트 유리의 리본에 도포한다.
리본으로부터 절단한 창유리를, 910nm의 파장에서 70%의 흡수 피크를 제공하는(하층의 부재하에 3mm의 투명한 플로트 유리에 대하여 측정한 경우) 수소로 도우핑된 약 100nm 두께의 열 흡수 산화텅스텐 층을 갖는 하층 위에 통상적인 반응성 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 오버코팅시킨다.
저 방사율 층으로 작용하고 4 x 10-4Ωcm의 전기저항을 나타내는 약 265nm 두께의 산화주석인듐 층을, 주석 10원자%를 함유하는 인듐주석 표적을 사용하여 통상적인 반응성 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 산화텅스텐 층 위에 침착시킨다. 이러한 산화주석인듐 층의 방사율은 약 0.08이다.
생성된 피복 창유리는 다음 특성을 갖는다:
가시광선 투과율 70.4%
총 태양열 투과율 55.9%
피복되지 않은 투명 플로트 유리의 3mm 창유리와 12mm의 공극을 갖고 공극 쪽으로 피복물을 갖는 피복 창유리를 이중 글레이징 유니트에 혼입하는 경우, 생성된 유니트의 가시광선 투과율은 64%이고 총 태양열 투과율은 44%이며, 조명(일루미넌트 C)하에 다음 반사색 및 투과색을 나타낸다.
a*b*L*
반사 -5.2 -5.1 46
투과 -2.9 1.2 84
실시예 2
25nm 두께의 도우핑되지 않은 산화주석 제1 층 및 25nm 두께의 실리카 층을 포함하는 진주빛 억제 하층 시스템을 3mm 두께의 투명 플로트 유리 리본에 도포한다.
리본으로부터 절단한 창유리를, 910nm의 파장에서 70%의 흡수 피크를 제공하는(하층의 부재하에 3mm의 투명 플로트 유리에 대하여 측정한 경우) 리튬으로 도우핑된 약 420nm 두께의 열 흡수 산화텅스텐 층을 갖는 하층 위에 통상적인 반응성 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 오버코팅시킨다.
저 방사율 층으로 작용하고 4 x 10-4Ωcm의 전기저항을 나타내는 약 85nm 두께의 산화주석인듐 층을, 주석 10원자%를 함유하는 인듐주석 표적을 사용하여 통상적인 반응성 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 산화텅스텐 층 위에 침착시킨다.
생성된 피복 창유리는 다음 특성을 갖는다:
가시광선 투과율 69%
총 태양열 투과율 54%
피복되지 않은 투명 플로트 유리의 3mm 창유리와 12mm의 공극을 갖고 공극 쪽으로 피복물을 갖는 피복 창유리를 이중 글레이징 유니트에 혼입하는 경우, 생성된 유니트의 가시광선 투과율은 63%이고 총 태양열 투과율은 41%이며, 조명(일루미넌트 C)하에 다음 반사색 및 투과색을 나타낸다.
a*b*L*
반사 -3.6 -3.3 90
투과 -9.3 5.1 84
실시예 3
실시예 2에서 기술한 바와 같이 진주빛 억제 하층을 3mm 두께의 플로트 유리 리본에 도포한다.
리본으로부터 절단한 창유리를 산화물 표적으로부터 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 약 104nm 두께의 열 흡수 비화학양론적 산화텅스텐 층으로 오버코팅시킨다. 산화텅스텐 중 텅스텐의 산화 상태는 화학식 WO2.98의 산화텅스텐에 상응하게 측정한다.
저 방사율 층으로 작용하는 약 270nm 두께의 산화주석인듐 층을, 주석 10원자%를 함유하는 인듐주석 표적을 사용하여 통상적인 반응성 마그네트론 직류 스퍼터링에 의해 산화텅스텐 층 위에 침착시킨다.
피복되지 않은 투명 플로트 유리의 3mm 창유리와 12.5mm의 공극을 갖고 공극 쪽으로 피복물을 갖는 피복 창유리를 이중 글레이징 유니트에 혼입하는 경우, 생성된 유니트의 가시광선 투과율은 66%이고 총 태양열 투과율은 46%이며, 조명(일루미넌트 C)하에 다음 반사율 및 투과율 색상을 나타낸다.
a*b*L*
반사율 -7.7 2.25 49
투과율 1.9 0.61 85
실시예 4 내지 9
일련의 각각의 실시예에 있어서, 3mm의 피복 투명 플로트 유리, 및 12.5mm의 공극과 공극 쪽으로 피복물을 갖는 피복 유리의 창유리와 3mm의 피복되지 않은 투명 플로트 유리의 창유리를 포함하는 이중 글레이징 유니트의 광학 특성은 유리 및 피복층의 공지된 광학 특성으로부터 산정한다. 피복물의 구조와 피복 유리의 특성은 첨부된 표 1 및 2에서 기술한다.
| 실시예 | 4 | 5 | 6 |
| 제1 피복층 | 380nm의 산화텅스텐1 | 240nm의 산화텅스텐1 | 126nm의 산화텅스텐1 |
| 제2 피복층 | 320nm의 불소도우핑된 산화주석2 | 260nm의 ITO3 | 300nm의 ITO3 |
| 피복 창유리의 가시광 LT | 74.4% | 70.1% | 60.1% |
| 피복 창유리의 총 SHT | 53.5% | 51.2% | 49.3% |
| 피복 창유리의 방사율 | 0.12 내지 0.2 | 0.08 | 0.07 |
| 이중 글레이징 유니트의 가시광 LT | 66.6% | 63.6% | 55.0% |
| 이중 글레이징 유니트의 총 SHT | 41.8% | 41.2% | 41.0% |
| 이중 글레이징 유니트의 반사색 | a*-8.3, b*5.9, L 44 | a*0.5, b*1.4, L 53 | a*-2.3, b*3.2, L 56 |
| 이중 글레이징 유니트의 투과색 | a*-6.3, b*7.9, L 86 | a*-6.8, b*8.2, L 83 | a*-6.4, b*7.6, L 72 |
| 실시예 | 7 | 8 | 9 |
| 제1 피복층 | 96nm의 산화텅스텐1 | 380nm의 오산화니오브1 | 240nm의 오산화니오브1 |
| 제2 피복층 | 300nm의 ITO3 | 320nm의 불소 도우핑된 산화주석2 | 260nm의 ITO3 |
| 피복 창유리의 가시광 LT | 56.3% | 71.3% | 68.2% |
| 피복 창유리의 총 SHT | 45.6% | 54.6% | 53.1% |
| 피복 창유리의 방사율 | 0.07 | 0.12 내지 0.2 | 0.08 |
| 이중 글레이징 유니트의가시광 LT | 51.3% | 64.1% | 61.0% |
| 이중 글레이징 유니트의 총 SHT | 35.2% | 42.7% | 42.5% |
| 이중 글레이징 유니트의 반사색 | a*-4.3, b*2.1, L 59 | a*-8.0, b*6.1, L 43 | a*0.6, b*1.1, L 54 |
| 이중 글레이징 유니트의 투과색 | a*-5.3, b*6.1, L 68 | a*-6.4, b*7.3, L 87 | a*-7.2, b*7.9, L 85 |
1산정시 사용된 직류 마그네트론 스퍼터링된 비화학양론적 산화텅스텐의 특성
2산정시 화학 증착법에 의해 침착된 불소 도우핑된 산화주석 피복물의 특성
3산정시 사용된 전기 저항이 1.8 x 104Ωcm인 직류 마그네트론 스퍼터링된 주석 도우핑된 산화인듐 피복물의 특성
4산정시 사용된 리튬 30원자%로 도우핑된 직류 마그네트론 스퍼터링된 오산화니오브의 특성
본 발명의 피복물은 선행기술에 앞서는 중요한 잇점을 제공한다. 열분해법에 의해 제조하기에 적합하기 때문에(이들을 온라인 도포시킬 수 있는 추가의 장점이 있다), 이들을, 취급 및 공정시에 특별한 주의를 할 필요성을 감소시키고 다수의 글레이징 유니트 내에서 이들을 보호할 필요없이 자유 방치 글레이징 중의 피복물을 사용하는 가능성을 열게 하는, 내구성이 매우 큰 형태로 수득할 수 있다. 농후 색조의 유리와 비교하여, 이들은 유리 용융 탱크 중의 조성을 변화시킬 필요없이(변화시킴에 따라 생산의 고유 손실이 수반된다) 도포할 수 있고 보다 고성능의 농후 색조로 관찰되는 강한 녹색을 피할 수 있는, 보다 가요성인 기술(피복)에 의해 제조하기에 적합한 잇점을 제공한다.
더욱이, 57% 미만의 총 태양열 투과율을 제공하는 가시광선 투과율이 67% 이상인 유리를 사용하여 탁월한 성능을 달성할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 일광 조절 글레이징은 가시광선 투과율보다 10% 미만 정도 큰 총 태양열 투과율을 제공하고, 12% 미만 정도 큰(피복 유리가 이중 글레이징 유니트 중의 투명 플로트 유리의 창유리로 사용되는 경우에는 15% 미만 이상) 총 태양열 투과율을 제공하는 글레이징은 용이하게 달성되고 바람직하다.
본 발명의 바람직한 피복 유리는, 피복물의 (a*2+b*2)1/2가 12 미만, 특히 10 미만인 반사색(피복면으로부터 관찰하는 경우) 및/또는 투과색(투명 플로트 유리에 도포하는 경우)을 나타내도록 하는 유리이다. 특히 바람직한 양태에 있어서, 반사색 및/또는 (바람직하게는 및) 투과색 중의 하나 이상의 (a*2+b*2)½가 7 미만인 것이다.
Claims (25)
- 열 흡수층과 금속 화합물의 저 방사율 층을 포함하는 피복물을 갖는 유리 기판을 포함하는 고성능 일광 조절 피복 유리.
- 제1항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 우선적으로는 700nm 이상의 파장에서 흡수하는 피복 유리.
- 제1항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 금속 산화물 층인 피복 유리.
- 제1항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 화학양론적 양 미만의 산소를 함유하는 산화텅스텐 층인 피복 유리.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 수소로 도우핑된 산화텅스텐인 피복 유리.
- 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 알칼리 금속으로 도우핑된 산화텅스텐인 피복 유리.
- 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 열 흡수층이 산화크롬, 산화코발트, 산화철, 산화몰리브덴, 산화니오브, 산화바나듐 또는 이들의 혼합물인 피복 유리.
- 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 열 흡수층의 두께가 50 내지 500nm인 피복 유리.
- 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 열 흡수층의 두께가 80 내지 200nm인 피복 유리.
- 제1항 내지 제9항 중의 어느 한 항에 있어서, 방사율이 0.4 미만인 피복 유리.
- 제10항에 있어서, 방사율이 0.2 미만인 피복 유리.
- 제1항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 있어서, 저 방사율 층이 반도체 금속 산화물인 피복 유리.
- 제12항에 있어서, 반도체 금속 산화물이 도우핑된 산화주석이거나 도우핑된 산화인듐인 피복 유리.
- 제12항 또는 제13항에 있어서, 저 방사율 층의 두께가 100 내지 600nm인 피복 유리.
- 제14항에 있어서, 저 방사율 층의 두께가 200 내지 500nm인 피복 유리.
- 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 저 방사율 층이 열 흡수층 위에 놓여 있는 피복 유리.
- 제16항에 있어서, 피복물이 열 흡수층 아래에 진주빛 억제층 또는 억제층들을 추가로 포함하는 피복 유리.
- 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 총 태양열 투과율이 가시광선 투과율보다 10% 미만 정도 큰 피복 유리.
- 제18항에 있어서, 가시광선 투과율이 67% 이상이고 총 태양열 투과율이 57% 미만인 피복 유리.
- 제1항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 있어서, 피복물의 반사색(피복면으로부터 관찰하는 경우) 및/또는 투과색[투명 플로트 유리(float glass)에 도포하는 경우]이 각각 (a*2+b*2)1/2가 12 미만이 되도록 하는 피복 유리.
- 제20항에 있어서, 피복물의 반사색(피복면으로부터 관찰하는 경우) 및/또는 투과색(투명 플로트 유리에 도포하는 경우)이 각각 (a*2+b*2)1/2가 7 미만이 되도록 하는 피복 유리.
- 유리 기판과, 실질적으로 실시예 1 내지 9 중의 어느 하나의 실시예에 기술한 바와 같은 열 흡수층과 저 방사율 층을 포함하는 고성능 일광 조절 피복 유리.
- 제2 글레이징 창유리에 대해 평행하게 배치된 제1항 내지 제22항 중의 어느 한 항에 따르는 피복 유리의 창유리를 포함하는 다수의 글레이징 유니트(glazing unit).
- 제23항에 있어서, 총 태양열 투과율이 가시광선 투과율보다 15% 미만 정도 큰 다수의 글레이징 유니트.
- 실질적으로 실시예 1 내지 9 중의 어느 하나의 실시예에 기술한 바와 같은 고성능 일광 조절 유리를 포함하는 다수의 글레이징 유니트.
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