KR20130051521A

KR20130051521A - 열처리 가능한 저방사 유리 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20130051521A
Application number: KR1020110116356A
Authority: KR
Inventors: 박성호; 이성재; 오영훈
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-21

Abstract

본 발명은 열처리 가능한 저방사 유리 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 굽힘 및 열처리가 가능한 저방사 유리의 유통 절차상 필연적으로 수반되는 다양한 열처리로의 구조 및 조건들에 대하여 열처리 후 안정적인 색상 발현이 가능한 저방사유리 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

열처리 가능한 저방사 유리 및 그 제조방법{A TEMPERABLE LOW-EMISSIVITY GLASS AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}

저방사(Low-Emissivity, Low-E) 유리(흔히 '로이 유리'라고도 함)는 건축용 및 자동차용 등으로 널리 사용되고 있는 것으로서, 에너지 손실을 막는 기본적인 기능 이외에 70% 이상의 가시광 투과율을 요구하는 것이 최근의 추세이다.

또한 특정한 경우에 있어서 저방사유리는 굽힘(bending) 또는 강화(tempering) 타입의 구부리거나 예비 응력을 가하는 처리(흔히 열처리)를 거칠 필요가 있다. 이러한 목적으로 통상 창유리는 구부리거나 예비 응력을 가하는 실질적인 처리 전에 약 600~700 ℃의 온도로 가열되는데, 이러한 열을 가하는 동안 유리 기판상의 기능성 반사 금속 층(주로 은(Ag)층)은 종종 산화 및 확산 혹은 뭉침 등의 과정으로 인해 구조적인 변형을 거치게 된다. 이러한 은 금속 층의 변형은 흐림(Haze) 현상으로 나타나 육안으로 확인될 수 있다. 이러한 흐림 현상은 투과율 및 코팅 면의 면 저항, 방사율 값의 변화를 통해서도 확인할 수 있다.

따라서, 높은 열 응력을 견딜 수 있고 열(예비 응력) 처리 전 방사율이 매우 낮으며 광학 특성이 높게 유지되고 열처리 후 흐림 현상이 없는 저방사유리에 대한 수요가 최근 들어 증가하는 추세이다. 이에 따라 저방사유리의 다층 코팅막을 개선할 목적으로 다양한 방법들이 제안되어 왔으며, 그 예로는 다음과 같은 것들을 들 수 있다.

은(Ag)과 같은 반사 금속 층이 고온에서 열화되는 것을 막기 위한 공지의 방법 중 하나는 티타늄과 같은 산화 가능한 금속의 보호 필름 사이에 은 금속 층을 샌드위치(Ti/Ag/Ti) 구조로 적층하는 것이다. 이러한 금속 보호 필름의 두께는 통상 코팅 유리가 고온에서 열처리될 때 은 금속 층이 열화되지 않을 만큼 충분해야 한다. 일반적으로 두꺼운 금속 산화 필름은 얇은 금속 필름보다 투명하기 때문에, 이러한 코팅을 가진 유리 시트의 투과율은 가열 시 증가하는 경향이 있다. 왜냐하면, 높은 온도에서는 금속 막이 주위의 산소와 결합하여 투명한 산화 필름으로 산화됨으로써 투명해지기 때문이다. 이러한 기술들은 미국특허 제4,790,922호와 미국특허 제4,806,220호에 개시되어 있다. 하지만 이러한 막 구조를 열처리하게 되면 흐림 현상이 심해져서 상업적으로 이용하기에는 어려운 점이 있다.

한편 유럽특허 0718250호에 제안되어 있는 막구조는 은을 기초로 하는 기능성 층 또는 층들의 상부에, 산소 장벽 확산 층, 특히 규소 질화물(Si_xN_y)을 기초로 하는 층을 도입하고, 프라이밍 층(priming layer) 또는 보호 금속 층을 삽입하지 않고, 밑에 있는 유전체 코팅 바로 위에 은 층을 두는 것을 권고한다. 이는 Si₃N₄/ZnO/Ag/Nb/ZnO/Si₃N₄ 또는 SiO₂/ZnO/Ag/Nb/Si₃N₄ 타입의 다층 구조를 제안한다. Si₃N₄/Nb/Ag/Nb/Si₃N₄ 의 다층 구조 또한 이 특허에 기술되어 있다. 다만, 위의 구조는 열처리 후에 Ag 코팅막이 열화되거나 흐림 현상이 심해져서 Ag막이 적외선 영역을 반사하는 기능을 상실하여 저방사 유리로써 상업적으로 이용하기에는 적합하지 않다.

국제공개특허 WO97/48649호에는 니오븀을 기초로 하고 두께가 0.7 내지 2nm인 두 장의 얇은 금속 "차단" 층을 구비한 강인화(강화 열처리)될 수 있는 Si₃N₄/Nb/Ag/Nb/Si₃N₄ 와 같은 타입의 다층 구조가 기술되어 있다. 그러나 이러한 구조는 열처리 후 투과율을 70%이상을 만족하는 것이 매우 어렵다.

미국특허 6,804,048호에는 유리/SnO₂/ZnO/Ag/Nb/Si₃N₄ 층 구조를 갖는 열처리 가능한 저방사 유리가 기술되어 있다. 그러나, 이 저방사 유리는 열처리 혹은 굽힘 공정 중에 코팅막에 흐림 현상이 발생하는 단점이 있다.

한국특허 1015072호에는 Si의 질화물 또는 질화산화물인 유전체 층과 금속 층 사이에 Zn계 산화물을 포함하는 흐림방지층 및 금속 보호 층의 추가에 의한 열처리 시 흐림 현상이 감소한 구조가 개시되어 있다.

또한 한국공개특허 1998-69748호에는 유리/ZnSnO/ZnO/Ag/Ti/ZnSnO/ZnO/Ag/Ti/ZnSnO/TiO2 층 구조를 갖는 열처리 가능한 저방사 유리가 개시되어 있다. 그러나 이 저방사 유리는 열처리 혹은 굽힘 공정에 수반되는 온도의 변화에 민감하여 다양한 열처리로의 구조 및 조건들에 따라 열처리 후 나타나는 색의 변화가 수반되는 단점이 있다.

이러한 종래의 저 복사성 고 투과성 다층 필름은 다중 유리 창 단위에서 건축 용도에 충분히 견딜 수 있도록 만들어졌지만, 템퍼링(tempering) 또는 굽힘(bending)같은 고온 가공에 견딜 수 있는 온도 내성은 충분하지 않았다. 굽힘 및 열처리 가능한 저방사유리의 가공은 통상 열처리 이전의 상태로 유통 대리점으로 운반되어 열처리 이후 복층유리 구조로 완성된 제품의 형태를 갖추며, 가공업자의 가공기술과 가공설비가 가공 후 제품의 물성과 품질에 영향을 주게 된다. 열처리 이전과 이후의 색상차이를 통해 모든 열처리 가능한 저방사유리가 가공공정의 품질에 따른 개별적인 제품의 보이는 특성(예를 들어 색상)을 결정하게 되는데, 이러한 유통 절차상 필연적으로 수반되는 다양한 열처리로의 구조 및 조건들에 대하여 열처리 후에 보다 안정적으로 색상이 발현될 수 있도록 저방사유리가 제조되어야 한다.

유럽특허 0718250호 국제공개특허 WO97/48649호 미국특허 6,804,048호 한국특허 1015072호 한국공개특허 1998-69748호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술들의 문제점을 해결하고자 한 것으로서, 굽힘 및 열처리가 가능한 저방사 유리의 유통 절차상 필연적으로 수반되는 다양한 열처리로의 구조 및 조건들에 대하여 열처리 후 안정적인 색상 발현이 가능한 저방사 유리 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기한 기술적 과제를 해결하고자 본 발명은, 유리 기판 상에 순차적으로 코팅된, Zn 및 Sn을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 유전체 층; Zn 및 Al을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 흐림 방지 층; 적외선 또는 태양 복사선을 반사하는 기능성 반사 금속 층; 및 Ni, Cr, Ti, 또는 이들 중 하나 이상의 원소를 함유하는 합금을 포함하는 하나 이상의 기능성 반사 금속 보호 층을 포함하는, 열처리 가능한 저방사 유리를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유리 기판 상에, Zn 및 Sn을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 유전체 층; Zn 및 Al을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 흐림 방지 층; 적외선 또는 태양 복사선을 반사하는 기능성 반사 금속 층; 및 Ni, Cr, Ti, 또는 이들 중 하나 이상의 원소를 함유하는 합금을 포함하는 하나 이상의 기능성 반사 금속 보호 층을 코팅하는 단계들을 순차적으로 포함하는, 열처리 가능한 저방사 유리의 제조방법이 제공된다.

본 발명에 따르면, 열처리 후 가시광 투과율이 79% 이상이고, 면저항이 낮으며, 다양한 열처리로의 구조 및 조건들에 대하여 열처리 후 안정적인 색상 발현이 가능한 저방사 유리를 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 열처리 가능한 저방사 유리의 층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 저방사 유리를 제조하기 위한 코팅장치의 구성의 일 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 순차적 코팅을 두 번 반복하여 얻어진 저방사 유리의 층 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 저방사 유리에 포함되는 각 구성층의 특징을 상세히 설명하면 아래와 같다.

먼저, 유리 기판으로는 예컨대 건축용 혹은 자동차용으로 사용되고 있는 소다라임 유리와 같은 통상의 유리가 사용될 수 있다. 또한 사용 목적에 따라 2~12 mm의 두께를 가지는 유리를 자유롭게 사용할 수 있다.

유전체 층은 강화, 굽힘 등의 열처리 시에 기능성?반사 금속 층으로 전달되는 산소 또는 이온을 차단하는 역할을 한다. 본 발명에 있어서, 유전체 층은 Zn 및 Sn을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하며, 추가로 Nb, Al, Sb, Mo, Cr, Ti 및 Ni로부터 선택된 하나 이상의 원소가 더 포함될 수 있다. 유전체 층의 두께는 10~100nm의 범위인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 20~90nm의 두께, 보다 더 바람직하게는 30~75nm의 두께를 가진다. 유전체 층의 두께가 10nm 미만이거나 100nm를 초과하면 코팅막의 내구성이 떨어지거나 광학 특성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.

흐림 방지 층은 Zn 및 Al을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하며, 추가로 Nb, Sn, Sb, Mo, Cr, Ti 및 Ni로부터 선택된 하나 이상의 원소가 더 포함될 수 있다. 흐림 방지 층은 열처리 시 높은 열로 인해 기능성 반사 금속 층에 뭉침(agglomeration)이나 흐림(haze) 현상이 나타나는 것을 억제해 준다. 기능성 반사 금속 보호 층이 존재하는 경우, 600℃ 이상의 높은 온도의 열처리 과정에서는 흐림 방지 층의 O₂가 부분 산화 막인 기능성 반사 보호 층으로 확산해 감으로써 열처리 후 가시광 투과율을 바람직하게는 79% 이상으로 높일 수 있도록 한다. 본 발명의 일 실시예에 대한 XRD(X-Ray Diffractometer) 분석 결과에 따르면, 흐림 방지 층 Zn계 층(002)면 및 기능성 반사 금속 층인 Ag 층(111)면의 피크(peak)가 나타났으며, 이는 Zn계 층과 Ag 층이 결정성을 지녔음을 의미하는 것이다. Zn계 층의 결정성은 그 위에 Ag 층 증착시 Ag 층의 결정화가 잘 이루어질 수 있도록 유도하고, 형성된 Ag 층이 안정화될 수 있도록 도움으로써, Ag 층이 열처리시 상하부 유전 막으로 확산되는 것과 뭉침과 같은 광학적 결함이 발생하는 것을 억제하여 코팅막의 흐림을 방지하는 역할을 한다. 흐림 방지 층의 두께는 1~10nm의 범위인 것이 바람직하다. 흐림 방지 층의 두께가 1nm 미만이면 열처리시 코팅막의 흐림이 증가되는 문제가 있을 수 있고, 10nm를 초과하면 투과율이 낮아지는 문제가 있을 수 있다.

기능성 반사 금속 층은 태양 복사선을 선택적으로 투과 및 반사시키는 역할을 한다. 본 발명에 있어서, 상기 기능성 반사 금속 층의 재료로는 Ag, Au, Cu 등이 가능하며, Ag(은)이 가장 바람직하다. 저방사 유리의 기능성 반사 금속 층에는 높은 전기전도도, 가시광선 영역에서의 낮은 흡수율, 우수한 내구성 등이 요구되는데, 이에 가장 잘 부합하는 것이 Ag(은)이다. 기능성 반사 금속 층의 재료로서 은이 사용되는 경우 내구성 향상을 위해 일부 원소를 첨가할 수 있는데, 그 투입량이 지나치게 많아지면 저방사 성능이 떨어지게 되므로 주의해야 한다. 본 발명의 일 예에 따르면, 바람직하게는 기능성 반사 금속 층의 재료로서, Ni, Pd, Pt, Cu 및 Au 중에 선택된 원소가 0.5~5 중량%로 도핑된 은(Ag)을 사용할 수 있다. 은(Ag)에 도핑되는 상기 원소의 함량이 0.5 중량% 미만일 경우에는 원하는 수준의 내구성 향상이 어려워질 수 있고, 5 중량%를 초과하면 적외선 영역을 반사하는 성능이 떨어지거나 열처리 후 흐림이 발생할 수 있다. 또한 기능성 반사 금속 층의 두께는 4~14nm 인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6~10nm이다. 이 두께가 4nm 미만일 경우에는 저방사 성능이 충분치 못하게 될 우려가 있고, 14nm를 초과하면 반사율이 지나치게 높아져서 개방감을 저하시킬 수 있다.

기능성 반사 금속 보호 층은 강화, 굽힘 등의 열처리 시에 유리에서 확산되는 Na 및 공기 중의 O₂의 이동을 방해하는 장벽(barrier) 역할과 기능성 반사 금속 층(예컨대, Ag 층)이 높은 열처리 조건하에서도 안정적인 거동이 가능하도록 기능성 반사 금속(예컨대, Ag)의 융착을 돕는 역할을 하며, 최종적으로 기능성 반사 금속 층으로 침투하는 O₂를 흡수하는 기능을 한다. 이러한 기능성 반사 금속 보호층은 Ni, Cr, Ti, 또는 이들 중 하나 이상의 원소를 함유하는 합금을 포함하며, 그 두께는 0.5~5nm 범위인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5~2.5nm이다. 기능성 반사 금속 보호 층의 두께가 공히 0.5nm 미만이면 열처리 및 굽힘 공정 후에 코팅막의 흐림이 증가하는 문제가 있을 수 있으며, 5nm를 초과하면 투과율이 낮아지거나 열처리 및 굽힘 공정 후에 코팅막의 흐림이 역시 증가하는 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 저방사 유리는 바람직하게는 최상부 보호 층을 추가로 포함할 수 있다, 최상부 보호 층은 W, Ti, Si, Ta, Al 및 Zr으로부터 선택된 하나 이상의 원소가 함유된 질화물, 산화물 또는 질화산화물을 포함할 수 있다. 최상부 보호 층의 두께는 2~15nm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5~10nm이다. 이 두께가 2nm 미만일 경우에는 색상이 붉게 나타나 미관상 좋지 않으면서 내구성이 저하될 우려가 있고, 15nm를 초과하면 투과율이 저하되거나 흐림을 발생시키는 원인이 될 수 있다. 최상부 보호 층에는 필요에 따라 유기 필름이 접합될 수도 있다.

본 발명의 저방사 유리는 상기 설명한 기능성 층들 이외에도, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내에서 저방사 유리에 통상적으로 채택되는 기능성 층들을 더 포함할 수 있다.

또한 본 발명의 저방사 유리는 상기 설명한 일련의 기능성 층들을 순차적으로 포함하는 다층구조를 2개 이상 반복하여 포함할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 저방사 유리는 다음과 같은 다층 구조 중 어느 하나를 가질 수 있다.

유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]x2/유전체층/최상부보호층

유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/유전체층/최상부보호층

유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/유전체층/최상부보호층

전형적으로, 본 발명의 저방사 유리는 각 코팅막을 적층 형성하기 위한 박막 형성 방법으로서 진공 스퍼터링 방식을 이용하여 다음과 같은 절차로 제조될 수 있다. 먼저, 유리 기판을 진공 챔버 내에 넣고 진공도가 5 ×10^-7~9 × 10^-5torr가 될 때까지 배기하여 진공을 형성시킨다. 이후 진공 챔버 내에 아르곤(Ar), 산소(O₂), 질소(N₂) 가스 등을 도입한 뒤 2개의 전극 간에 직류 또는 교류 전압을 가하면 방전이 일어나게 되고, 기체의 플라즈마가 생김에 따라 기판상에 적층시키고자 하는 금속 타겟이 설치된 음극에 기체 이온이 충돌하면서 금속 타겟으로부터 원자가 방출되어 기판상에 적층된다. 적층하고자 하는 코팅막의 종류에 따라 적절한 기체를 도입하고, 각 코팅막의 증착속도 및 스퍼터링 공정에 노출되는 시간을 적절히 조절하여 성막하고자 하는 코팅막의 두께를 적절히 제어한다. 이때, 기판의 온도에는 특별한 제한이 없다.

본 발명의 저방사유리는 도 2에 나타낸 바와 같은 실리콘 관형 마그네트론(Magnetron) 스퍼터 코팅기를 사용하여 기능성 층들을 유리 기판 위에 순차적으로 코팅함으로써 제조될 수 있다. 도 2의 스퍼터 코팅기에 있어서, t1~t12는 모두 제1및 제2 유전체 층을 형성하기 위한 타겟, 예컨대 ZnSnOx 막을 코팅하는데 사용되는 ZnSn 관형 타겟이고, P1 및 P5는 제1 및 제2 흐림 방지 층 형성용 타겟, 예컨대 Al과 Sn이 함유된 Zn 타겟이며, P2 및 P4는 기능성 반사 금속 보호 층 형성용 타겟, 예컨대 Ti 타겟이고, P3는 기능성 반사 금속 층 형성용 타겟, 예컨대 Ag 타겟이다. 본 발명의 일 예에 따르면, 유리 기판이 도 2의 스퍼터 코팅기에 투입되고, 영역(ZONE) 1에서부터 7까지 이동하면서 각각의 기능성 층들이 순차적으로 코팅된다. 각 층의 두께는 유리 기판의 이동속도 또는 각 타겟의 전압조절에 의한 스퍼터링 속도 등을 조절함으로써 용이하게 조절할 수 있다.

산화 막을 코팅할 경우, 아르곤과 산소의 비율은 약 80/20(예를 들면, Ar 664sccm/O2 136sccm)인 것이 적당하다. 산소의 비율이 너무 높으면 코팅 과정 중 Ag가 산화될 수 있으며, 산소 비율이 너무 낮으면 부분 산화 막이 아닌, 금속 막으로 코팅될 수도 있다. 따라서, 공정상 산화 비율을 적절히 조절하는 것이 중요하며, 이에 대한 코팅은 금속의 히스테리시스 커브에 의해 결정될 수 있다. 또한 아르곤/산소 분압이 80/20인 상태에서 단일 막의 흡수계수(Extinction Coefficient) 값이 가장 낮고, 또한 코팅 도중에도 Ag가 산화되는 것을 방지할 수 있으며, 열처리 후 흐림 상태도 우수하다.

다르게는, 각종 금속 합금 기재를 음극 타겟으로 하여 스퍼터링시켜 금속합금 산화물 필름을 형성시킬 수도 있지만, 금속 산화물 기재를 음극 타겟으로 하여 스퍼터링시켜 산소를 포함하지 않는 분위기 하에서 스퍼터링하여 금속 산화물 층을 전착시킬 수도 있다. 이 경우 금속 타겟을 사용할 때에 비하여 형성된 다층 막의 조성이 스퍼터링 반응 가스의 영향을 덜 받고, 따라서 열처리 후 발현되는 색상의 차이로 인한 문제점을 줄일 수 있다. 실제로 조성이 일정한 산화물 타겟을 사용하여 흐림 방지막을 형성하는 경우에 유통 절차상 필연적으로 수반되는 다양한 열처리로 조건에 대해 금속 타겟만을 사용하여 형성된 경우보다 열처리 후 안정적인 색상을 발현할 수 있다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 흐림 방지 층이 산소를 포함하지 않는 분위기 하에서 금속 산화물 기재를 음극 타겟으로 하여 스퍼터링하여 형성된다.

통상적인 자전관 스퍼터링 공정에서, 기재는 도장실 내에 스퍼터링할 물질의 타겟 면을 갖는 음극과 대면하도록 배치시킨다. 상기 음극은 모든 통상의 디자인, 바람직하게는 스퍼터링 공정을 향상시키기 위해 자기장과 결합시켜 사용하고, 전기적 전위공급원과 연결된, 신장된 장방향 디자인의 형태를 가질 수 있다.

본 발명에 따른 저방사 유리의 가시광 투과율은, 투명한 유리 기판의 두께가 6mm일 때 380~780nm의 D65 표준 광원으로 열처리 후 측정시 바람직하게는 79% 이상, 더 바람직하게는 80% 이상이다. 또한, 본 발명의 저방사 유리는, 기능성 반사 금속 층이 두 개인 경우, 바람직하게는 면저항이 6Ω/sq 이하이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한되는 것은 결코 아니다.

[실시예]

실시예 1

도 2에 나타낸 바와 같은 마그네트론(C-Mag) 스퍼터 코팅기를 사용하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 두께를 갖는 막이 형성된 저방사 유리를 제조하였다.

6mm 두께 투명유리에 ZnSnO층을 산소/아르곤(80%/20%) 분위기 하에서 두께 30nm로 코팅하였다. 이어서 ZnAlO층을 산소/아르곤(80%/20%) 분위기 하에서 10nm 두께로, 이어서 제1 Ag 금속 층을 아르곤 100% 분위기 하에서 두께 9nm로 코팅하였다. 다음으로 기능성 반사 금속 보호 층으로 아르곤 분위기 하에서 제1 Ti 막을 2nm 두께로 코팅하였고, 이어서 ZnSnO층을 75nm로 코팅하였다. 그 후 ZnAlO층을 10nm 두께로, 이어서 제2 Ag 금속 층을 다시 14nm 두께로 코팅하였고, 이어서, 기능성 반사 금속 보호 층으로 아르곤 분위기 하에서 제2 Ti 막을 2nm 두께로 코팅하였다. 다음으로 ZnSnO층을 24nm 코팅하였고 최상부에 최상부 보호 층(TiO₂)을 5nm 코팅하였다.

실시예 2~4

실시예 1과 동일한 장비로, 하기 표 1에 나타낸 막 종류 및 두께의 다층 구조를 갖는 저방사 유리를 제조하였다. (단, 실시예 4에서 흐림 방지 층은 산소를 포함하지 않는 아르곤 분위기 하에서 금속 산화물 기재를 음극 타겟으로 하여 스퍼터링하여 형성하였다.)

[표 1]

비교예 1~2

실시예 1과 동일한 장비로, 하기 표 2에 나타낸 막 종류 및 두께의 다층 구조를 갖는 저방사 유리를 제조하였다.

[표 2]

강화유리 생산시 사용되는 일반적인 강화로에서 상하부 온도를 약 620~720℃의 온도로 유지한 상태에서 통과시켜 약 5분 동안 가열한 뒤 급냉하는 조건으로 상기 제조된 실시예 및 비교예의 유리 샘플들을 열처리하였다. 열처리 조건은 상부온도 기준으로 670, 680, 690, 700, 710℃ 조건 하에서 유지시간을 각각 340초, 320초, 300초, 280초, 270초로 변경하여 실험하였고, 각각의 조건에서 열처리후의 샘플간의 색차(ΔE)를 690℃, 340초를 기준으로 하여 나타내었다.

광학 물성은 380~780nm의 D65 표준 광원으로 KS L 2514 규격에 따라 가시광 투과율(TL(%))을 측정하였고, 색 측정은 상기 파장 범위 내에서 D65표준 광원으로 측정된 (L*, a*, b*) 색차계 시스템에 따른 광 반사시의 L*, a* 및 b* 값으로 나타내었다. ΔE는 다음과 같이 정의된다.

ΔE = (ΔL²+Δa²+Δb²)^1/2

(여기서 ΔL*, Δa* 및 Δb*는 측정치의 차이다.)

면저항은 표면저항 측정기(4 POINT PROBE)를 통해 측정(ASTM F390-78 규격)하였으며, 방사율 측정기(적외선 분광기 FT-IR)를 통해 방사율을 측정(KS L 2514 규격)하였다. 면저항은 기능성 반사 금속 층인 Ag에 의하여 측정되는 값으로서 열처리 후에도 저방사 유리로서의 성능을 지속적으로 가지고 있는가를 알려주며, 낮을수록 성능이 우수함을 나타낸다. 방사율은 Ag에 의한 5~50㎛ 적외선 영역에서의 반사율 값을 가지고 계산되며, 방사율이 낮을수록 성능이 우수함을 나타낸다.

흐림도의 계산은 ASTM D1003에 의해 하기 식으로 계산하였다. 빛의 양은 380~780nm의 D65 표준 광원으로 가시광선 영역대인 380nm에서 780nm 사이에서 측정하였으며, 수치가 낮을수록 흐림 정도가 약한 것으로 정의된다.

흐림도(Haze) % = Td/Tt * 100

상기 식에서,

Td = 흐트러진 투과 빛의 양 = [T4-T3(T2-T1)]/T1

Tt = T2/T1 = 샘플을 통과한 투과량/입사량

T1 = 입사량

T2 = 샘플을 통과한 투과량

T3 = 측정을 위한 기구에 의해 흐트러진 빛의 양

T4 = 측정을 위한 기구와 샘플에 의해 흐트러진 빛의 양

가시광선 투과율, 면저항, 방사율 및 흐림도는 열처리 상부온도 690℃, 유지시간 300초 조건하에서 가열 후 급랭된 강화유리에 대하여 측정하였다. 각 유리 샘플에 대한 상기 항목 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

[표 3]

(*: Ag막이 산화 및 파괴되어 측정 불가)

표3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예에 의해 제조된 저방사 유리는 열처리 후에 비교예 대비 우수한 가시광선 투과율, 우수한 면저항 및 현저히 개선된 흐림성을 나타내었다. 특히 실시예 4의 경우 강화 조건에 따른 색상차이가 현저히 감소된 결과를 얻었다.

Claims

유리 기판 상에 순차적으로 코팅된,
Zn 및 Sn을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 유전체 층;
Zn 및 Al을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 흐림 방지 층;
적외선 또는 태양 복사선을 반사하는 기능성 반사 금속 층; 및
Ni, Cr, Ti, 또는 이들 중 하나 이상의 원소를 함유하는 합금을 포함하는 하나 이상의 기능성 반사 금속 보호 층을 포함하는,
열처리 가능한 저방사 유리.
제1항에 있어서, 유전체 층이 추가로 Nb, Al, Sb, Mo, Cr, Ti 및 Ni로부터 선택된 하나 이상의 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제1항에 있어서, 흐림 방지 층이 추가로 Nb, Sn, Sb, Mo, Cr, Ti 및 Ni로부터 선택된 하나 이상의 원소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제1항에 있어서, 최상부 보호 층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 저방사 유리.
제1항에 있어서, 하기 다층 구조 중 어느 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 저방사 유리:
유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]x2/유전체층/최상부보호층;
유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/유전체층/최상부보호층; 또는
유리/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/[유전체층/흐림방지층/기능성반사금속층/기능성반사금속보호층]/흐림방지층/유전체층/최상부보호층.
유리 기판 상에,
Zn 및 Sn을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 유전체 층;
Zn 및 Al을 함유하는 혼합금속 산화물을 포함하는 흐림 방지 층;
적외선 또는 태양 복사선을 반사하는 기능성 반사 금속 층; 및
Ni, Cr, Ti, 또는 이들 중 하나 이상의 원소를 함유하는 합금을 포함하는 하나 이상의 기능성 반사 금속 보호 층을 코팅하는 단계들을 순차적으로 포함하는,
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 열처리 가능한 저방사 유리의 제조방법.
제6항에 있어서, 실리콘 관형 마그네트론 스퍼터 코팅기를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는, 열처리 가능한 저방사 유리의 제조방법.
제6항에 있어서, 흐림 방지 층이 산소를 포함하지 않는 분위기 하에서 금속 산화물 기재를 음극 타겟으로 하여 스퍼터링하여 형성되는 것을 특징으로 하는, 열처리 가능한 저방사 유리의 제조방법.