KR20210044184A

KR20210044184A - 비대칭적인 진공-절연된 글레이징 유닛

Info

Publication number: KR20210044184A
Application number: KR1020207035272A
Authority: KR
Inventors: 트라드 아브데라제크 벤; 줄리엔 장필스; 피에르 슈나이더
Original assignee: 에이쥐씨 글래스 유럽; 에이지씨 플랫 글래스 노스 아메리카, 인코퍼레이티드; 에이지씨 비드로스 도 브라질 엘티디에이; 에이지씨 가부시키가이샤
Priority date: 2018-05-14
Filing date: 2019-05-13
Publication date: 2021-04-22
Also published as: CA3098362A1; CN112534112A; JP2021523083A; EA202092660A1; PL3794202T3; US20210054683A1; HUE061541T2; JP7337847B2; EP3794202B1; US11125007B2; EA039272B1; EP3794202A1; WO2019219590A1; DK3794202T3

Abstract

본 발명은, 길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성되고, 길이방향 축(X)을 따라서 측정된 폭(W) 및 수직 축(Z)을 따라서 측정된 길이(L)를 가지는, 평면(P)을 따라서 연장되는 진공 절연 글레이징 유닛(10)을 설명한다. 진공 절연 글레이징 유닛의 길이(L)가 300 mm 이상이다(L ≥ 300 mm). 진공 절연 글레이징 유닛은 이하를 포함한다: a) 두께(Z1)를 가지는 제1 유리 판재(1) 및 두께(Z2)를 가지는 제2 유리 판재(2)로서, 그러한 두께들은 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되는, 제1 유리 판재(1) 및 제2 유리 판재(2). 제2 유리 판재의 두께(Z2)가 3 mm이상이다(Z2 ≥ 3 mm). 제1 유리 판재의 두께(Z1) 대 제2 유리 판재의 두께(Z2)의 두께비(Z1/Z2)가 1.30 이상이 되도록(Z1/Z2 ≥ 1.30), 그리고 Z1/(Z1 - 2.10)보다 크도록(Z1/Z2 > Z1/(Z1 - 2.10)), Z1이 Z2보다 두껍다. 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재는 플로트 어닐링된 유리 판재이고; 제1 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE1)를 가지고 제2 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE2)를 가지며, CTE1과 CTE2 사이의 절대차는 0.40 10^-6/℃ 이하이다(│CTE1-CTE2│≤ 0.40 10^-6/℃). b. 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치되어, 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 구분된 이격부재들(3)의 세트. 피치(λ)는 10 mm 내지 26 mm이다(10 mm ≤ λ ≤ 26 mm). c. 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4). d. 제1 및 제2 유리 판재 그리고 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V).

Description

비대칭적인 진공-절연된 글레이징 유닛

본 발명은, 유리 판재들(glass panes)의 두께들이 상이한, 진공-절연된 글레이징 유닛에 관한 것이다.

진공-절연된 글레이징 유닛은, 그 고성능의 단열로 인해서 권장된다. 진공-절연된 글레이징 유닛은 전형적으로, 내부에 진공이 생성된 내부 공간에 의해서 분리된, 적어도 2개의 유리 판재로 이루어진다. 일반적으로, 고성능 단열(U < 1.2 W/m²K인, 열 투과도(U))을 달성하기 위해서, 글레이징 유닛 내부의 절대 압력은 전형적으로 0.1 mbar 이하이고, 일반적으로 2개의 유리 판재 중 적어도 하나는 저-방사율 층으로 덮인다. 글레이징 유닛 내에서 그러한 압력을 획득하기 위해서, 밀폐식 본딩 밀봉부가 2개의 유리 판재의 주변부에 배치되고, 펌프에 의해서 진공이 글레이징 유닛 내에서 생성된다. (글레이징 유닛의 내부와 외부 사이의 압력 차로 인해서) 대기 하에서 글레이징 유닛이 움푹 들어가는 것을 방지하기 위해서, 필라라고도 지칭되는 구분된 이격부재들이 2개의 유리 판재들 사이에 배치된다.

상이한 외부 응력들을 견디도록, 진공-절연된 글레이징 유닛의 치수를 주의 깊게 결정할 필요가 있다. 진공-절연된 글레이징 유닛을 구체적으로 치수 결정하는데 있어서 고려하여야 하는 대부분의 외부 응력은, 외부 환경과 내부 환경 사이의 온도 차이에 의해서 유도되는 열적 응력 및 대기압 유도되는 응력이다.

내부 환경에 대면되는 유리 판재는 내부 환경의 온도와 유사한 온도를 가지고, 외부 환경에 대면되는 유리 판재는 외부 환경의 온도와 유사한 온도를 갖는다. 가장 가혹한 기후 조건에서, 내부 온도와 외부 온도 사이의 차이가 40℃ 이상일 수 있다. 내부 환경과 외부 환경 사이의 온도차는 유리 판재 내측에서 열적 응력의 유도를 유발할 수 있다. 일부 심각한 경우에, 예를 들어, 온도차가 40℃ 이상일 때, 유도된 열적 응력은 진공-절연된 글레이징을 파괴할 수 있다. 이러한 유도된 열적 응력에 견디기 위해서, 양 유리 판재의 두께를 증가시키는 것과 같은, 상이한 해결책들이 관련 기술에서 제공되었다. 다른 해결책이 JP2001316137에서 제시되었고, 여기에서 유리 판재가 강한 태양광을 받는 경우에도 변형 또는 왜곡이 발생되지 않도록 진공-절연된 글레이징 유닛을 개선하는 방법이 설명된다. JP2001316137은, 실내측에 배치되는 내부 유리 판재가 외부 유리 판재보다 두꺼운 글레이징을 설계하는 것을 교시한다. 대조적으로, JP2001316138은 반대되는 VIG 구성을 교시하며, 여기에서, 내충격성 및 음향을 개선하기 위해서, 실외측에 배치된 외부 유리 판재는 내부 유리 판재보다 두껍다.

그러나, 그러한 관련 기술의 어느 것도 진공-절연된 글레이징 유닛에서 유도된 열적 응력에 대한 내성을 개선하는 것과 관련된 기술적 문제를 해결하지 못하며, 유리 판재에서 외부 환경과 내부 환경 사이에 온도차가 발생된다. 또한, 관련 기술 중 어느 것도, 필라 위치(pillar location)에서의 대기압 유도 응력에 관한 기술적 문제를 해결하지 못하고, 심지어 고성능 단열을 유지하면서 이러한 조합된 외부 응력에 대한 개선된 내성을 나타내는 진공-절연된 글레이징 유닛을 어떻게 설계할 지도 설명하지 못한다.

본 발명은, 길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성되고, 길이방향 축(X)을 따라서 측정된 폭(W) 및 수직 축(Z)을 따라서 측정된 길이(L)를 가지는, 평면(P)을 따라서 연장되는 진공 절연 글레이징 유닛(VIG)에 관한 것이다. VIG의 길이(L)는 300 mm 이상이다(L ≥ 300 mm). 그러한 VIG는:

a) 두께(Z1)를 가지는 제1 유리 판재 및 두께(Z2)를 가지는 제2 유리 판재로서, Z1은 Z2보다 크고(Z1>Z2); 그러한 두께들은 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되는, 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재. 제2 유리 판재의 두께(Z2)는 3 mm 이상이고(Z2 ≥ 3 mm), 제1 유리 판재의 두께(Z1) 대 제2 유리 판재의 두께(Z2)의 두께비(Z1/Z2)는 1.30 이상이고(Z1/Z2 ≥ 1.30), Z1/(Z1 - 2.10)보다 크다(Z1/Z2 > Z1/(Z1 - 2.10).

제1 유리 판재 및 제2 유리 판재는 플로트 어닐링된 유리 판재(float annealed glass pane)이다. 제1 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE1)를 가지고 제2 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE2)를 가지며, CTE1과 CTE2 사이의 절대차는 0.40 10^-6/℃ 이하이다(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.40 10^-6/℃).

b) 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 구분된 이격부재들의 세트. 피치(λ)는 10 mm 내지 26 mm이다(10 mm ≤ λ ≤ 26 mm).

c) 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부;

d) 제1 및 제2 유리 판재 그리고 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V).

본 발명의 진공 절연 글레이징 유닛에서, 제2 유리 판재의 두께(Z2)는 4 mm 이상이고(Z2 ≥ 4 mm), (λ - 15 mm)/5(Z2 ≥ (λ - 15 mm)/5) 이상이다.

본 발명은 또한 제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간을 제2 온도(Temp2)를 갖는 제2 공간으로부터 분리하는 구획부에 관한 것이고, Temp1은 Temp2보다 낮다. 상기 구획부는 본 발명에 따른 진공 절연 글레이징 유닛에 의해서 폐쇄되는 개구부를 포함하고, 바람직하게는 제1 유리 판재는 제1 공간에 대면된다. 본 발명은 또한 그러한 구획부의 개구부를 폐쇄하기 위해서 본 발명에 따른 진공 절연 글레이징 유닛의 용도에 관한 것이다.

실시형태의 다른 양태 및 장점이, 예로서, 설명된 실시형태의 원리를 도시하는 첨부 도면과 함께 취해진 이하의 구체적인 설명으로부터 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 진공-절연된 글레이징 유닛의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 Z1/Z2 두께비의 함수로서 ΔT = 40℃ 및 T1 < T2에서 유리 판재에서 계산된 최대 열적 응력(σΔT Max)의 상관 관계에 관한 유한 요소 모델링 결과를 도시한다.
도 3은, 음영 처리된 영역 내에서, 본 발명에 따른, 비율(Z1/Z2)의 값을 Z1의 함수로 도시한다.

본 발명의 목적은, 고성능 단열 및 내부 환경과 외부 환경 사이의 온도차에 의해서 그리고 대기압에 의해서 유도된 응력의 조합에 대한 개선된 내성을 나타내는, 진공-절연된 글레이징 유닛(이하에서 VIG으로 지칭됨)을 제공하는 것이다.

놀랍게도, 본 발명의 진공-절연된 글레이징 유닛은, 비대칭적일 때, 즉, 제1 유리 판재가 제2 유리 판재보다 두껍고(Z1>Z2), 특정 두께비(Z1/Z2)를 특징으로 하고 추가적으로 특정 크기(L), 제2 유리 판재의 특정 두께(Z1) 및 이격부재들 사이의 특정 간격(λ)에 의해서 주의 깊게 치수결정될 때, 전체적으로 동일한 두께의, 상응하는 대칭적인 진공-절연된 글레이징보다 양호한 조합된 내응력성을 제공한다는 것을 발견하였다.

본 발명의 진공-절연된 글레이징 유닛은 이하에서 "비대칭적 VIG"으로 지칭될 것이다.

본 발명은 통상적으로 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재를 포함하는 진공-절연된 글레이징 유닛에 관한 것으로서, 제1 유리 판재 및 제2 유리 판재는, 전형적으로 50 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 그리고 더 바람직하게는 50 ㎛ 내지 150 ㎛의 범위 내에서, 상기 판재들을 특정 거리로 이격되게 유지하는 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 함께 연관되고, 상기 유리 판재들 사이에서, 내부 공간은 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 적어도 하나의 제1 공동을 포함하고, 상기 내부 공간은 상기 내부 공간 주위의 유리 판재의 주변부 상에 배치된 주변 밀폐 본딩 밀봉부로 폐쇄된다.

본 발명은, 길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성되고, 길이방향 축(X)을 따라서 측정된 폭(W) 및 수직 축(Z)을 따라서 측정된 길이(L)를 가지는, 평면(P)을 따라서 연장되는 진공-절연된 글레이징 유닛(10)에 관한 것이다. 본 발명의 비대칭적인 VIG의 길이(L)는 300 mm 이상이다(L ≥ 300 mm). 바람직한 실시형태에서, 비대칭적인 VIG의 길이(L)는 400 mm 이상이고(L ≥ 400 mm), 바람직하게는 500 mm 이상이다(L ≥ 500 mm). 추가적인 바람직한 실시형태에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 폭(W)은 300 mm 이상이고(W ≥ 300 mm), 바람직하게는 400 mm 이상이고(W ≥ 400 mm), 더 바람직하게는 500 mm 이상이다(W ≥ 500 mm).

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 비대칭적인 VIG(10)은:

a) 두께(Z1)를 가지는 제1 유리 판재(1) 및 두께(Z2)를 가지는 제2 유리 판재(2)로서, 그러한 두께들은 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되는, 제1 유리 판재(1) 및 제2 유리 판재(2);

b) 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 구분된 이격부재들(3)의 세트;

c) 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4);

d) 제1 및 제2 유리 판재 그리고 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되는 내부 부피(V)로서, 0.1 mbar 미만의절대 압력의 진공이 존재하는, 내부 부피(V)를 포함한다.

본 발명에서, Z1은 Z2보다 크고(Z1>Z2), 그에 따라 제1 유리 판재의 두께(Z1) 대 제2 유리 판재의 두께(Z2)의 두께비(Z1/Z2)는 1.30 이상이고(Z1/Z2 ≥ 1.30) 공식: Z1/Z2 > Z1/(Z1 - 2.10)을 만족시킨다. 바람직한 실시형태에서, 두께비(Z1/Z2)는 1.55 이상이고(Z1/Z2 ≥ 1.55), 바람직하게는 1.60 내지 6.00이고(1.60 ≤ Z1/Z2 ≤ 6.00), 바람직하게는 2.00 내지 4.00이다(2.00 ≤ Z1/Z2 ≤ 4.00).

본 발명에서, 비대칭적인 VIG의 제2 유리 판재의 두께(Z2)는 3 mm 이상이다(Z2 ≥ 3 mm). 전형적으로, 제2 유리 판재의 두께(Z2)는 4 mm 이상일 수 있고(Z2 ≥ 4 mm), 5 mm 이상일 수 있고(Z2 ≥ 5 mm), 심지어 6 mm 이상일 수 있고(Z2 ≥ 6 mm) 10 mm 이하, 바람직하게는 8 mm 이하일 수 있다. 그러나, 열적 유도 응력에 대한 내성을 개선하기 위해서, 제2 판재의 두께(Z2)를 최소로 유지하는 것이 바람직하다.

본 발명에서, 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치되고 피치(λ)로도 지칭되는 제1 및 제2 유리 판재 사이의 거리를 유지하는 구분된 이격부재들 사이의 간격은 10 mm 내지 26 mm이고(10 mm ≤ λ ≤ 26 mm), 바람직하게는 피치는 15 mm 내지 25 mm이고(15 mm ≤ λ ≤ 25mm), 더 바람직하게는 20 mm 내지 24 mm (20 mm ≤ λ ≤ 24 mm)이다.

놀랍게도, 비대칭적인 VIG을 설계할 때, 제2 유리 판재의 최소 두께와 피치 사이에 임계적 관계가 있다는 것을 발견하였다. 사실상, 열적으로 유도된 응력과 대기 유도된 응력의 조합에 대한 우수한 내성을 제공하기 위해서, 제2 판재의 두께(Z2)가 공식 Z2 ≥ (λ - 15 mm)/5를 만족시켜야 한다는 것을 발견하였다. 본 발명은, 조합된 열적 유도 응력 및 대기 유도 응력에 대한 최적의 내성이, 주의 깊게 치수 결정된 비대칭적인 VIG 구성을 통해서 달성될 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 한다.

비대칭적인 VIG을 설계하는 것과 관련된 본 발명의 목적을 위해서, 유리 판재의 외부 판재 면 상의 인장 응력만이 고려되었다. 사실상, 당업자에게 알려진 바와 같이, 파단점까지 유리 판재 내로 균열을 유발할 수 있는 것은 인장 응력이다. 또한, 외부 판재 면 상의 인장 응력만이 고려된다. 외부 판재 면은, VIG의 외측부와 대면되는 유리 판재의 면이다. VIG의 내부 부피(V)는 진공하에 있고, 그에 따라 물을 본질적으로 가지지 않는다. 내부 판재 면, 즉 VIG의 내부 부피(V)에 대면되는 면은, 수증기가 없을 때, 실질적으로 더 큰 기계적 내성을 갖는다는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다.

열적으로 유도된 응력

열적으로 유도되는 응력은 제1 유리 판재(1, T1)와 제2 유리 판재(2, T2) 사이에서 온도차가 생기자마자 발생되고 T1과 T2 사이의 차이가 증가됨에 따라 증가된다. 온도차(ΔT)는 제1 유리 판재(1)에 대해서 계산된 평균 온도(T1)와 제2 유리 판재(2)에 대해서 계산된 평균 온도(T2) 사이의 절대적인 차이이다. 유리 판재의 평균 온도는 당업자에게 알려진 수치적 시뮬레이션으로부터 계산된다. 열적 유도 응력은, 유리 판재들 사이의 그러한 절대 온도차가 30℃에 도달할 때 그리고 보다 더 가혹한 조건에서 절대 온도차가 40℃초과일 때, 더 큰 문제가 되고 - VIG을 파괴할 수 있다. 내부 환경의 온도는 전형적으로 20 내지 25℃인 반면, 외부 환경의 온도는 겨울에 - 20℃로부터 여름에 + 35℃까지 걸쳐질 수 있다. 그에 따라, 내부 환경과 외부 환경 사이의 온도차는 가혹한 조건에서 40℃ 초과에 도달할 수 있다. 그에 따라, 제1 유리 판재(1)에 대해서 계산된 평균 온도(T1)와 제2 유리 판재(2)에 대해서 계산된 평균 온도(T2) 사이의 온도차(ΔT)는 또한 40℃ 초과에 도달할 수 있다.

열적 유도 응력은, 가혹한 조건을 나타내는 ΔT = 40℃에서 계산되었고, 제1 판재의 평균 온도는 제2 판재의 평균 온도보다 낮다(T1 < T2).

본 발명은, 제1 유리 판재의 두께(Z1) 대 제2 유리 판재의 두께(Z2)의 비율(Z1/Z2)이 1.30 이상이 되도록(Z1/Z2 ≥ 1.30) 그리고 Z1/(Z1 - 2.10)보다 크도록 그리고 제2 판재가 3 mm 이상의 두께(Z2)를 갖도록(Z2 ≥ 3 mm) 주의 깊게 치수가 결정된 비대칭적인 VIG 구성을 통해서, 감소된 열적 유도 응력이 달성될 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 한다.

Z1/Z2 두께비의 함수로서, ΔT = 40℃에서 그리고 T1 < T2에서 유리 판재에 대해서 계산된 최대 열적 응력(σΔT Max)의 상관 관계에 관한 유한 요소 모델링 결과를 보여주는 도 2에 도시된 바와 같이, 두께비가 더 클수록, 열적 유도 응력 감소가 더 커진다는 것을 더 발견하였다.

도 2에서, 최대의 유도된 열적 응력 값은 제1 및 제2 유리 판재에 대해서 얻어진 가장 큰 값이다. 열적 응력은 이하의 조건에서 계산된다:

- 온도: ΔT = 40℃. ΔT는 제1 유리 판재의 평균 온도(T1)와 제2 유리 판재의 평균 온도(T2) 사이의 온도차로서 계산되고, 제1 판재의 평균 온도는 제2 판재의 평균 온도보다 낮다(T1 < T2);

- 비대칭적인 VIG의 길이(L)는 1000 mm이고 폭(W)은 1000 mm이다.

- 필라는 규칙적인 정사각형 어레이 상에 배치된다.

- 유리 판재는, 열팽창 계수(CTE)가 CTE = 8.5 10^-6/℃이고 영률(Young's modulus)(E)이 E = 70 GPa이며 푸아송비(Poisson's ratio)(μ)가 μ = 0.21인, 소다-라임 실리카 유리로 제조된, 플로트 어닐링된 유리 판재이다;

- 실험적인 VIG을, 연부가 구속되지 않은(unconstraint edge) 상태에서, 즉 부가적인 창 프레임 내에 배치되지 않은 상태에서, 테스트하였다.

열적 유도 응력(σΔT)은, 상기 유리 판재들이 상이한 온도 조건들에 노출될 때, VIG의 유리 판재 상에서 유도되는 응력이다. 수치적 시뮬레이션을 이용하여 VIG의 각각의 유리 판재 상의 열적 응력을 계산한다. 상이한 온도 조건들에 노출될 때의 VIG의 거동을 시뮬레이트하기 위해서, (ABAQUS로 이전에 지칭되었던) 상업적인 소프트웨어 Abaqus2017에 의해서 유한 요소 분석(FEA)을 구축하였다. 유리 두께에서 5개의 통합 지점을 갖는 C3D8R 요소를 이용하여, 메시화된(meshed) 유리 판재들로 계산을 하였다. 이용된 전반적인 메시 크기는 1 cm였다. 본 발명의 ΔT를 달성하기 위해서, 초기의 그리고 균일한 온도가 양 유리 판재에 부여되었고, 이어서 균일한 온도 변동이 유리 판재 중 하나에 부여되는 한편, 다른 유리 판재는 초기 온도에서 유지되었다. 2개의 맞닿은 유리 표면의 동일한 변위를 강제하도록, 기계적 커플링이 2개의 유리 판재들 사이에 부여되었다. 조립체의 강체 운동을 방지하도록, 다른 경계 조건들이 설정되었다. 온도차에 의해서 유도된 열적 응력을 각각의 유리 판재에서 계산하였고, 둘 중 가장 큰 값을 최대치로서 취하였고 MPa로 표현하였다.

도 3은 유리 판재에서 측정된 Z1의 함수로서 Z1/Z2 두께비를 그래프로 도시한다. 음영 처리된 영역은 본 발명의 VIG의 특별히 요구되는 비대칭성을 나타내고, 여기에서 Z1/Z2 ≥ 1.30은 공식 Z1/Z2 > Z1/(Z1-2.10)을 만족시키고, 제2 판재의 두께(Z2)가 3 mm 이상이어야 하는(Z2 ≥ 3 mm) 요건에 따라 Z1/Z2 ≤ Z1/3이다. 이하의 예에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 비대칭적인 VIG은, 동일한 전체두께(Z1+Z2)의 상응하는 대칭적 VIG에 비해서, 실질적으로 감소된 유리 판재 상의 최대 열 유도 응력을 제공한다. 두께비(Z1/Z2)가 클수록, 최대 열 유도 응력의 감소가 양호해진다.

대기압 유도 응력

열적 유도 응력에 더하여, 고성능 단열의 VIG의 치수를 결정하기 위해서 대기압 유도 응력을 또한 고려하여야 한다. VIG의 2개의 판재들 사이에서 유지되는 진공으로 인해서, 대기압은 각각의 필라에 위치되는 VIG의 유리 판재의 외부 표면에서 영구적인 인장 응력을 유발한다. 작은 필라의 경우에, 유리 판재의 외부 표면에서 필라에 의해서 유도되는 인장 응력이 그 외부의 외주(circumference)의 크기와 무관하다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 작은 필라는, 5 mm² 이하, 바람직하게는 3 mm² 이하, 더 바람직하게는 1 mm² 이하의, 필라의 외부 외주에 의해서 형성되는, 유리 판재에 대한 접촉 표면을 갖는 필라를 일반적으로 의미한다.

그러한 경우에 그리고 이등변 삼각형, 정사각형 또는 육각형 체계를 기초로 하는 규칙적인 어레이에서, 인장 응력으로도 지칭되는 이러한 대기압 유도 응력은 이하의 공식에 의해서 계산될 수 있고:

여기에서 λ [m] 및 [m]는 각각 이격부재들과 유리 판재 두께들 사이의 피치이다. "피치"는, 주어진 이격부재를 그 이웃의 임의의 이격부재로부터 분리하는 가장 짧은 거리를 의미한다. 특히, 정사각형 기반의 규칙적인 어레이에서, 인장 응력은 최대이고, 그에 따라 이하의 공식을 따른다:

VIG 내에서 비대칭성을 도입하는 것이 감소된 열적 유도 응력을 제공하나, 필라 위치에서 대기압에 의해서 유도되는 응력에 대한 내성과 관련하여, 비대칭적인 VIG의 성능에 부정적으로 영향을 미칠 수 있다는 것을 발견하였다. 이러한 저하는 주로, 비대칭적인 VIG의 제2 유리 판재가, 전체 두께가 동일한 상응하는 대칭적인 VIG 내의 유리 판재보다 얇다는 사실에 의해서 유발된다.

조합된 응력

비대칭적 대 대칭적(비율)

더 두꺼운 유리 판재의 두께(Z1) 대 더 얇은 유리 판재의 두께(Z2)의 비율(Z1/Z2)이 1.30 이상이 되도록(Z1/Z2 ≥ 1.30) 그리고 Z1/(Z1 - 2.10) 초과가 되도록 비대칭적인 VIG을 구성하는 것은, 열적 유도 응력을 상당히 감소시키는데 있어서 우수하나(도 2), 제2 판재의 표면에서 상당히 증가되는 대기압 유도 응력에는 해로울 수 있다. 그러나, 놀랍게도, 본 발명에 따라, 최소 제2 판재 두께, 최소 길이 및 최대 피치를 규정하는 것에 의해서 비대칭적인 VIG의 치수를 주의 깊게 결정하는 것에 의해, 열적 유도 응력에 대한 내성 및 대기압 유도 응력에 대한 내성 사이의 유리한 절충을 찾을 수 있다는 것을, 발견하였다.

그에 따라, VIG의 치수를 결정할 때, 열적 유도 응력 및 대기압 유도 응력의 조합인 조합된 응력을 고려할 필요가 있다. "조합된 응력" 또는 "응력들의 조합"이라는 용어는, 열적 유도 응력 및 대기압 유도 응력의 합을 의미하는 것으로 이해된다. 본 발명에 따라 설계된 비대칭적인 VIG이 감소된 조합된 응력 대 상응하는 대칭적 VIG을 나타낼 것이라는 것을 발견하였다. 그에 따라, 우수한 단열을 유지하면서, 더 큰 치수의 및/또는 더 큰 온도차를 견디는 VIG이 설계될 수 있다.

사실상, 내부 공간, 특히 건물의 충분한 자연 조명은 사람들을 위한 즐겁고 건강한 환경을 생성하기 위한 중요 매개변수 중 하나이다. 일광은 가장 관심이 가는 그러한 조명의 공급원이고, 이러한 광을 건물의 내부로 가져가기 위해서 건물 외부에서 일부 투명 부분을 가지는 것이 중요하다. 그에 따라, 고성능의 절연을 요구하면서, 창 및 투명 도어의 크기를 증가시키는 것이 시장에서의 경향이다. 결과적으로, 진공-절연된 글레이징 유닛의 크기 증가가 요구된다. 그러한 큰 치수를 견디기 위해서, 제1 판재의 최소 두께를 증가시키는 것, 중량 하중을 견디는 것뿐만 아니라 제1 유리 판재와 제2 유리 판재 사이의 두께비의 증가에 있어서 더 큰 유연성을 제공하는 것 그리고 그에 의해서 열적 응력에 대한 개선된 내성을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 제1 유리 판재(Z1)는 전형적으로 4 내지 25 mm에서, 바람직하게는 5 mm와 19 mm 사이에서, 더 바람직하게는 6 mm와 10 mm 사이에서 변경되는 두께를 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 비대칭적인 VIG의 제1 판재의 두께(Z1)는 4 mm 이상이고(Z1 ≥ 4 mm), 바람직하게는 5 mm 이상이고(Z1 ≥ 5 mm), 더 바람직하게는 6 mm 이상이다(Z1 ≥ 6 mm).

이하의 표 1A 및 표 1B에 기재된 바와 같이, 동일한 피치로 유리 판재들 사이에 배치된 동일한 구분된 이격부재들을 포함하고 동일한 전체 두께( = Z1+Z2)를 갖는 동일한 크기의 진공-절연된 글레이징 유닛의 조합된 응력을, 2개의 상이한 실시형태에 대해서, ΔT = 40℃ 및 제2 판재의 평균 온도보다 낮은 제1 판재의 평균 온도(T1 < T2)에 대해서, 전술한 바와 같이 계산하였고, 2개의 상이한 실시형태에서: 하나의 구성은 제1 및 제2 유리 판재가 동일한 두께를 갖는 대칭적인 VIG이고, 제2 구성은 제1 유리 판재의 두께(Z1)가 제2 유리 판재의 두께(Z2)보다 두꺼운 비대칭적인 VIG이다.

[표 1A]

전술한 표 1A에 기재된 바와 같이, 테스트 조건에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG에 대해서 얻어진 최대의 조합된 응력은 7.05 MPa까지 감소된 반면, 상응하는 대칭적 VIG은 더 큰 10.91 MPa의 최대의 조합된 응력을 나타낸다.

[표 1B]

표 1B에 기재된 바와 같이, 테스트 조건에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG에 대해서 얻어진 최대의 조합된 응력은 10.42 MPa까지 감소된 반면, 상응하는 대칭적 VIG은 더 큰 12.12 MPa의 최대의 조합된 응력을 나타낸다.

피치의 임계성

이하의 예(표 2)는 피치 치수(λ) 즉, 제1 및 제2 유리 판재들 사이에 배치되고 이들 사이의 거리를 유지하는 구분된 이격부재들 사이의 간격의 임계성을 설명한다. 놀랍게도, 상응하는 대칭적 VIG에 대비되는, 본 발명의 VIG의 비대칭적인 구성의 감소된 조합된 응력의 이점을 획득하는데 있어서, 10 mm 내지 26 mm의 피치(λ)가 중요하다는 것을 발견하였다.

조합된 응력을, 본 발명에서 청구된 값을 벗어나는 피치 치수를 가지는 대칭적 및 비대칭적인 VIG에 대해서 계산하였다. 열적 유도 응력 및 대기 유도 응력이, 동일한 조건에서, 전술한 바와 같이 계산되었다.

[표 2]

표 2에 기재된 바와 같이, 비대칭적인 VIG에 대해서 획득된 최대의 조합된 응력은 14.67 MPa에 달하는 반면, 상응하는 대칭적 VIG은 13.65 MPa의 최대의 조합된 응력을 나타낸다. 그에 따라, 이러한 예는, 비대칭적인 VIG가 동일한 전체 두께의 상응하는 대칭적 VIG보다 양호하게 기능하는데 있어서, 26 mm 이하의 피치 값이 중요하다는 것을 보여준다.

Z2의 임계성

이하의 예(표 3)는 제2 판재의 두께(Z2)의 임계성을 설명한다. 놀랍게도, 상응하는 대칭적 VIG에 대비되는, 본 발명의 VIG의 비대칭적인 구성의 감소된 조합된 응력의 이점을 획득하는데 있어서, 3 mm 이상의 제2 유리 판재의 두께(Z2)(Z2 ≥ 3 mm)가 중요하다는 것을 발견하였다.

제2 판재의 두께가 본 발명의 청구된 범위를 벗어나는 대칭적 및 비대칭적인 VIG에 대해서, 조합된 응력을 계산하였다. 열적 유도 응력 및 대기 유도 응력이, 동일한 조건에서, 전술한 바와 같이 계산되었다.

[표 3]

표 3에 기재된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어난 비대칭적인 VIG에 대해서 획득된 최대 조합 응력은 18.59 MPa에 달하는 반면, 상응하는 대칭적 VIG은 10.98 MPa의 최대 조합 응력을 나타낸다. 그에 따라, 이러한 예는, 비대칭적인 VIG이 동일한 전체 두께의 상응하는 대칭적 VIG보다 양호하게 기능하는데 있어서, 3 mm 이상의 제2 판재의 두께(Z2)가 중요하다는 것을 보여준다.

구획부

본 발명의 비대칭적인 VIG은 전형적으로, 일반적인 목적의 글레이징 유닛, 건물 벽, 자동차 글레이징 유닛, 또는 건축물 글레이징 유닛, 가전제품에서와 같은, 구획부 내의 개구부를 폐쇄하기 위해서 이용된다. 전형적으로, 구획부는 건물의 외부 공간을 내부 공간으로부터 분리한다. 바람직하게, 본 발명의 비대칭적인 VIG은 외부 공간을 내부 공간으로부터 분리하는 구획부의 개구부를 폐쇄할 것이고, 그에 의해서 비대칭적인 VIG의 제1 유리 판재는 외부 공간에 대면된다. 이러한 구획부는 제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간을 제2 온도(Temp2)에 의해서 규정되는 제2 공간으로부터 분리하고, Temp1은 Temp2보다 낮다. 내부 공간의 온도는 전형적으로 20℃ 내지 25℃인 반면, 외부 공간의 온도는 겨울에 - 20℃로부터 여름에 + 35℃까지 걸쳐질 수 있다. 그에 따라, 내부 공간과 외부 공간 사이의 온도차는 가혹한 조건에서 전형적으로 40℃ 초과에 도달할 수 있다. 본 발명의 비대칭적인 VIG의 각각의 유리 판재의 온도(T1, T2)는 상응 공간의 온도(Temp1, Temp2)를 반영할 것이다. 제1 유리 판재가 제1 공간에 대면되도록 본 발명의 비대칭적인 VIG이 배치되는 경우에, 상기 제1 유리 판재의 온도(T1)는 제1 공간의 온도(Temp1)를 반영할 것이고, 제2 유리 판재의 온도(T2)는 제2 공간의 온도(Temp2)를 반영할 것이고, 그 반대도 마찬가지일 것이다.

열적으로 유도되는 응력은 제1 유리 판재(1 및 T1)와 제2 유리 판재(2 및 T2) 사이에서 온도차가 생기자마자 발생되고 T1과 T2 사이의 차이가 증가됨에 따라 증가된다. 온도차(ΔT)는 제1 유리 판재(1)에 대해서 계산된 평균 온도(T1)와 제2 유리 판재(2)에 대해서 계산된 평균 온도(T2) 사이의 절대적인 차이이다. 유리 판재의 평균 온도는 당업자에게 알려진 수치적 시뮬레이션으로부터 계산된다. 열적 유도 응력은, 유리 판재들 사이의 그러한 절대 온도차가 20℃에 도달할 때 더 큰 문제가 되고 - VIG을 파괴할 수 있고, 그러한 절대 온도차가 30℃초과일 때 그리고 보다 더 가혹한 조건에서 40℃에 도달할 때 중요해진다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG은 제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간을 제2 온도(Temp2)를 갖는 제2 공간으로부터 분리하는 구획부의 개구부를 폐쇄할 것이고, Temp1은 Temp2보다 낮다. 제2 판재(2)의 두께(Z2)보다 두꺼운 두께(Z1)를 갖는 제1 판재(1)가, 제2 공간의 온도(Temp2)보다 낮은 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간에 대면되도록, 비대칭적인 VIG의 제1 유리 판재가 제1 공간에 대면된다. 사실상, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 기술적 장점을 최대화하기 위해서, 제2 유리 판재의 두께(Z2)보다 두꺼운 두께(Z1)를 갖는 제1 유리 판재(1)를 "저온측"에 즉, 가장 낮은 온도(Temp1)를 갖는 공간에 노출시키는 것이 바람직하다는 것을 발견하였다.

본 발명은 또한, 제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간을 제2 온도(Temp2)를 갖는 제2 공간으로부터 분리하는 구획부의 개구부를 폐쇄하기 위한, 전술한 바와 같은 비대칭적인 진공 절연 글레이징 유닛의 용도에 관한 것이고, Temp1은 Temp2보다 낮고, 제1 유리 판재는 제1 공간에 대면되고, 바람직하게는 제1 유리 판재는 외부 공간에 대면된다.

유리 판재

본 발명에 따른 진공-절연된 글레이징 유닛(VIG)의 제1 및 제2 판재는 플로트 어닐링된 유리 판재(1, 2)이다. "유리"라는 용어는 본원에서, 미네랄 유리 또는 유기 유리와 같은, 임의의 유형의 유리 또는 그와 균등한 투명 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 사용되는 미네랄 유리는, 독립적으로, 소다-라임-실리카, 알루미노실리케이트 또는 보로실리케이트, 결정질 및 다결정질 유리와 같은 하나 이상의 알려진 유형의 유리일 수 있다. 사용되는 유기 유리는, 예를 들어, 투명 합성 폴리카보네이트, 폴리에스테르 또는 폴리비닐 수지와 같은, 중합체 또는 강성 열가소성 또는 열경화성 투명 중합체 또는 공중합체일 수 있다. "플로트 유리 판재"라는 용어는, 당업계에 잘 알려진, 플로트 프로세스에 의해서 형성된 유리 판재를 의미하는 것으로 이해된다. 플로트 유리 판재는 낮은 생산비를 제공한다.

제1 유리 판재는 열팽창 계수(CTE1)를 가질 수 있고, 제2 유리 판재는 열팽창 계수(CTE2)를 가지며, 그에 의해서 CTE1과 CTE2 사이의 절대 차이는 0.40 10^-6/℃ 이하이고(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.40 10^-6/℃); 바람직하게는 0.30 10^-6/℃ 이하이고(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.30 10^-6/℃), 더 바람직하게는 0.20 10^-6/℃ 이하이다(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.20 10^-6/℃). 이상적으로, 제1 및 제2 유리 판재는 동일한 열팽창 계수를 갖는다. "열팽창 계수"(CTE)라는 용어는 온도 변화에 따라 물체의 크기가 어떻게 변화되는지에 관한 측정치이다. 구체적으로, 열팽창 계수는 일정 압력에서 온도 변화(도) 당 유리 판재의 부피의 분수 변화(fractional change)를 나타낸다.

당업자에게 알려진 바와 같이, 유리는 일반적으로 그 영률(E), 및 푸아송비(μ)에 의해서 특성화되는 탄성 재료이다. 영률은 경직도(stiffness)의 측정치이고, 그에 의해서 더 큰 값은, 응력 인가 하에서 거의 변형되지 않을 유리를 나타낸다. 소다-라임-실리카, 알루미노실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 조성물의 전형적인 영률의 값은 60 내지 120 GPa이다(60 GPa ≤ E ≤ 120 GPa). 특히, 소다-라임-유리 조성물은 일반적으로 69 내지 72 GPa 범위의 영률 값을 나타낸다(60 GPa ≤ E ≤ 72 GPa). 푸아송비는, 유리가 압축 방향에 수직인 방향으로 팽창되는 경향을 가지게 하는 현상인, 푸아송 효과를 측정한다. 소다-라임-실리카, 알루미노실리케이트 또는 보로실리케이트 유리 조성물에 대한 전형적인 푸아송비의 값은 0.18 내지 0.30이다(0.18 ≤ μ ≤ 0.30). 특히, 소다-라임-유리 조성물은 일반적으로 0.18 to 0.23 범위의 푸아송비 값을 나타낸다(0.18 ≤ μ ≤ 0.23).

"어닐링된 유리 판재"라는 용어는, 제조 중에 도입된 잔류 내부 응력을 제거하기 위해서, 유리 판재가 형성된 후에 고온 유리 판재를 서서히 냉각하는 것에 의해서 생산된 유리 판재를 의미하는 것으로 이해된다.

플로트 유리 판재는 선택적으로 연부-연마될 수 있다. 연부 연마는 날카로운 연부가 매끄러운 연부가 되게 하며, 이는, 진공-절연 글레이징, 특히 글레이징의 연부와 접촉할 수 있는 사람들에게 훨씬 더 안전하다.

바람직하게, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 플로트 유리 판재를 위한 조성물은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 성분을 포함한다(Comp. A). 더 바람직하게, 유리 조성물(Comp. B)은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 성분을 포함하는 조성물의 기본 유리 매트릭스를 갖는 소다-라임-실리카-유형의 유리이다.

본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 플로트 유리 판재를 위한 다른 바람직한 유리 조성물은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하의 중량%의 성분을 포함한다.

특히, 본 발명에 따른 조성물을 위한 기본 유리 매트릭스의 예가 공개된 PCT 특허출원 WO2015/150207A1, WO2015/150403A1, WO2016/091672 A1, WO2016/169823A1 및 WO2018/001965 A1에서 설명되어 있다.

본 발명의 비대칭적인 VIG의 제1 및 제2 플로트 유리 판재를 위한 다른 바람직한 유리 조성물은, 유리의 총 중량에 대해서 표현된, 이하를 중량%로 포함한다.

SiO2 60 내지 78%

Al2O3 0 내지 8%

B2O3 0 내지 4%

Na2O 5 내지 20%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%

CaO 0 내지 15%

MgO 0 내지 12%

K2O 0 내지 10%

BaO 0 내지 5%.

플로트 유리 판재들은 동일 치수를 가질 수 있거나, 상이한 치수들을 가질 수 있고 그에 의해서 단차형 VIG을 형성할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 제1 및 제2 플로트 유리 판재는 제1 및 제2 주변 연부를 각각 포함하고, 제1 주변 연부는 제2 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있거나, 제2 주변 연부가 제1 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있다. 이러한 구성은, 밀폐 본딩 밀봉부의 강도를 보강할 수 있게 한다.

VIG 내에서, 제1 유리 판재는 내부 판재 면(12) 및 외부 판재 면(13)을 갖는다. 제2 유리 판재는 내부 판재 면(22) 및 외부 판재 면(23)을 갖는다. 제1 및 제2 내부 판재 면은 비대칭적인 VIG의 내부 부피(V)에 대면된다. 제1 및 제2 외부 판재 면은 VIG의 외측부에 대면된다.

본 발명의 일부 실시형태에서, 저방사율 필름, 태양광 제어 필름(적외선 반사 필름), 반사-방지 필름, 김서림-방지 필름, 바람직하게는 적외선 반사 필름 또는 저방사율 필름과 같은 필름이 진공-절연 글레이징 유닛(10)의 제1 및/또는 제2 플로트 유리 판재(1, 2)의 내부 판재 면(12, 22) 및/또는 외부 판재 면(13, 23) 중 적어도 하나 상에 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 비대칭적인 VIG의 제2 플로트 유리 판재(2)의 내부 판재 면(22)은 적외선 반사 필름 또는 저-E 필름(5)을 구비한다.

적층형 조립체

본 발명의 일 실시형태에서, 제1 유리 판재 및/또는 제2 유리 판재의 외부 판재 면은, 안전 및 보안 상의 이유로, 적어도 하나의 중합체 중간층에 의해서, 적어도 하나의 유리 시트에 추가적으로 적층되어 적층형 조립체를 형성할 수 있다. 적층형 유리는, 산산이 부서질 때 유리를 함께 유지하는 일종의 안전 유리이다. 파괴의 경우에, 유리는, 유리의 둘 이상의 층들 사이의 열가소성 중간층에 의해서 제 위치에서 유지된다. 중간층은, 파괴될 때에도, 유리의 층들이 본딩되어 유지되게 하며, 그 고강도는 유리가 크고 날카로운 단편으로 파괴되는 것을 방지한다. 적층 조립체에서, 적어도 하나의 유리 시트는 바람직하게는 0.5 mm 이상의 두께(Zs)를 갖는다(Zs ≥ 0.5 mm). 그러한 두께는 판재(P)에 수직인 방향으로 측정된다. 적어도 하나의 중합체 중간층은 투명한 또는 반투명한 중합체 중간층이고, 이는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리이소부틸렌(PIB), 폴리비닐 부티랄(PVB), 폴리우레탄(PU), 폴리염화비닐(PVC), 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리아세탈, 시클로 올레핀 중합체(COP), 이오노머 및/또는 자외선 활성화 접착제, 및 유리 적층체 제조 분야에서 알려진 다른 것으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 포함한다. 이러한 재료들의 임의의 양립 가능한(compatible) 조합을 이용한 혼합 재료가 또한 적합할 수 있다. 음향 적층형 유리를 갖는 보강된 음향 절연체가 또한 본 발명의 개념과 양립되어, 창 또는 도어의 성능을 개선할 수 있다. 그러한 경우에, 중합체 중간층은, 2개의 폴리비닐 부티랄 필름들 사이에 삽입된 적어도 하나의 부가적인 음향 재료를 포함한다.

전기 변색, 열 변색, 광 변색 또는 광전지 요소를 갖는 유리 판재도 본 발명과 양립될 수 있다.

다중 절연 글레이징

본 발명의 다른 실시형태에서, 본 발명은 또한, 부분적인 진공이 내부 공간들 중 적어도 하나 내에서 생성되기만 한다면, (2개, 3개 또는 그 이상의) (다중 글레이징 유닛으로도 지칭되는) 절연 또는 비-절연 내부 공간을 경계 짓는 유리 판재들을 포함하는 임의의 유형의 글레이징 유닛에 적용된다. 그에 따라, 일 실시형태에서, 본 발명의 비대칭적인 VIG의 기계적 성능을 개선하기 위해서, 제3의 부가적인 유리 판재가, 이격부재 창 프로파일로도 알려져 있는 주변 이격부재 막대를 통해서, VIG의 주변부를 따라서 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면(13 및/또는 23) 중 적어도 하나에 커플링되어, 주변 연부 밀봉부에 의해서 밀봉된 절연 공동을 생성할 수 있다. 상기 주변 이격부재 막대는, 제3 유리 판재와, 제1 및 제2 유리 판재의 외부 판재 면 중 적어도 하나 사이에서 특정 거리를 유지한다. 전형적으로, 상기 이격부재 막대는 건조제를 포함하고, 전형적으로 6 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 9 내지 15 mm의 두께를 갖는다. 일반적으로, 상기 제2 내부 부피는 공기, 건조 공기, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 육불화황(SF6), 이산화탄소, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 미리 결정된 가스로 충진된다. 상기 미리 결정된 가스는 열 전달을 방지하는데 효과적이고, 및/또는 소리 전달을 감소시키기 위해서 이용될 수 있다.

이격부재

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공-절연된 글레이징 유닛은, 내부 부피(V)를 유지하기 위해서 제1 및 제2 플로트 유리 판재(1, 2) 사이에 개재된, - "필라"라고도 지칭되는 - 구분된 복수의 이격부재들(3)을 포함한다. 본 발명에 따라, 구분된 이격부재들은 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치되어, 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고, 10 mm 내지 26 mm의 피치(λ)(10 mm ≤ λ ≤ 26 mm)를 갖는 어레이를 형성한다. 피치는 구분된 이격부재 사이의 간격을 의미한다. 본 발명의 어레이는 전형적으로, 이등변 삼각형, 정사각형, 또는 육각형 체계를 기초로 하는, 바람직하게는 정사각형 체계를 기초로 하는 규칙적인 어레이이다.

구분된 이격부재들은, 원통형, 구형, 실 모양, 모래시계 형상, C-형상, 십자형, 각주 형상과 같은, 상이한 형상들을 가질 수 있다. 작은 필라, 즉 5 mm² 이하, 바람직하게는 3 mm² 이하, 더 바람직하게는 1 mm² 이하의, 필라의 외부 외주에 의해서 형성되는, 유리 판재에 대한 접촉 표면을 일반적으로 갖는 필라를 이용하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 이러한 치수는, 미적으로 눈에 띄지 않으면서, 양호한 기계적 내성을 제공할 수 있다.

구분된 이격부재는 전형적으로, 연소 및 베이킹(baking)과 같은 고온 프로세스를 견딜 수 있는, 유리 판재의 표면으로부터 인가되는 압력을 견딜 수 있는 강도, 및 유리 패널이 제조된 후에 가스를 거의 방출하지 않는 재료로 제조된다. 그러한 재료는 바람직하게는 경질 금속 재료, 석영 유리 또는 세라믹 재료, 특히 금속 재료, 예를 들어 철, 텅스텐, 니켈, 크롬, 티타늄, 몰리브덴, 탄소강, 크롬강, 니켈강, 스테인리스강, 니켈-크롬강, 망간강, 크롬-망간강, 크롬-몰리브덴강, 규소 강, 니크롬, 두랄루민 또는 기타, 또는 세라믹 재료, 예를 들어 커런덤(corundum), 알루미나, 멀라이트, 마그네시아, 이트리아, 알루미늄 질화물, 규소 질화물 또는 기타이다.

밀폐 본딩 밀봉부

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 진공-절연된 글레이징 유닛(10)의 유리 판재들(1, 2) 사이의 내부 부피(V)는, 상기 내부 공간 주위에서 유리 판재의 주변부 상에 배치된 밀폐 본딩 밀봉부(4)로 폐쇄된다. 밀폐 본딩 밀봉부는 불침투성이고 경질이다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 표시되지 않는 한, "불침투성"이라는 용어는 대기에 존재하는 공기 또는 임의의 다른 가스에 대해서 불침투성인 것을 의미하는 것으로 이해된다.

내부 공간과 외부 공간 사이의 온도 구배는 사실상 본 발명의 제1 및 제2 유리 판재의 상이한 열적 변형을 유발한다. 유리 판재의 주변부 상에 배치된 밀봉부가 경질일 때, 각각의 유리 판재 상에서의 구속(constraint)이 보다 더 중요하다. 반대로, 그러한 구속은, 주변 밀봉부가 약간의 변형을 허용하는 VIG에서 덜할 것이다.

다양한 밀폐 본딩 밀봉부 기술이 존재한다. (가장 널리 사용되는) 제1 유형의 밀봉부는, 융점이 글레이징 유닛의 유리 패널의 유리의 융점보다 낮은 접착용 유리(solder glass)를 기초로 하는 밀봉부이다. 이러한 유형의 밀봉부의 이용은, 저-E 층의 선택을, 접착용 유리를 구현하는데 필요한 열적 사이클에 의해서 저하되지 않는 층으로, 즉 250℃ 정도로 높을 수 있는 온도를 견딜 수 있는 층으로 제한한다. 또한, 이러한 유형의 접착용-유리-기반의 밀봉부는 매우 적게 변형될 수 있기 때문에, 해당 판재들이 흡수하여야 하는 큰 온도차에 노출될 때, 글레이징 유닛의 내부-측 유리 판재와 글레이징 유닛의 외부-측 유리 판재 사이의 상이한 팽창 효과를 허용하지 않는다. 그에 따라, 매우 상당한 응력이 글레이징 유닛의 주변부에서 생성되고, 글레이징 유닛의 유리 판재의 파괴를 초래할 수 있다.

제2 유형의 밀봉부는, 연성 주석-합금 땜납과 같은 납땜 가능 재료의 층으로 적어도 부분적으로 덮인 타이 하부층(tie underlayer)에 의해서 글레이징 유닛의 주변부에 납땜된 금속 밀봉부, 예를 들어 얇은 두께(500 ㎛ 미만)의 금속 스트립을 포함한다. 제1 유형의 밀봉부에 대비한 이러한 제2 유형의 밀봉부의 하나의 상당한 장점은, 2개의 유리 판재들 사이에서 생성되는 차등적인 팽창을 부분적으로 흡수하기 위해서 부분적으로 변형될 수 있다는 것이다. 유리 판재 상에 다양한 유형의 타이 하부층이 있다.

특허출원 제WO 2011/061208 A1은 진공-절연된 글레이징 유닛을 위한 제2 유형의 주변 불투과성 밀봉부의 하나의 예시적인 실시형태를 설명한다. 이러한 실시형태에서, 밀봉부는, 예를 들어 납땜 가능 재료에 의해서 유리 판재의 주변부에 제공된 접착 밴드에 납땜된 구리로 제조된, 금속 스트립이다.

내부 부피

0.1 mbar 미만, 바람직하게는 0.01 mbar 미만의 절대 압력의 진공이, 본 발명의 비대칭적인 VIG 내에서 제1 및 제2 유리 판재 그리고 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되는 내부 부피(V) 내에 생성된다.

본 발명의 비대칭적인 VIG의 내부 부피는 가스, 예를 들어 그러나 비배타적으로, 공기, 건조 공기, 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 육불화황(SF6), 이산화탄소 또는 심지어 이들의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 통상적인 구조를 갖는 절연 판재를 통한 에너지의 전달이, 단일 유리 판재에 비해서, 감소되는데, 이는 내부 부피 내의 가스의 존재 때문이다.

내부 부피로부터 또한 임의의 가스를 펌핑할 수 있고, 그에 따라 진공 글레이징 유닛을 생성할 수 있다. 진공-절연된 절연 글레이징 판재를 통한 에너지 전달이 진공에 의해서 크게 감소된다. 글레이징 판재의 내부 공간 내에 진공을 형성하기 위해서, 내부 공간이 외측부와 연통되게 하는 중공형 유리 관이 일반적으로 유리 판재 중 하나의 주 면 상에 제공된다. 따라서, 유리 관의 외부 단부에 연결된 펌프에 의해서 내부 공간 내에 존재하는 가스를 외부로 펌핑하는 것에 의해서, 부분적인 진공이 내부 공간 내에 생성된다.

진공-절연된 글레이징 유닛 내의 주어진 진공 레벨을 소정 지속시간 동안 유지하기 위해서, 게터(getter)가 글레이징 유닛 내에서 사용될 수 있다. 구체적으로, 글레이징 판재를 구성하는 유리 판재의 내부 표면은 유리 내에 이전에 흡수되었던 가스를 시간에 걸쳐 방출할 수 있고, 그에 의해서 진공-절연된 글레이징 유닛 내의 내부 압력을 높일 수 있고 그에 따라 진공 성능을 감소시킬 수 있다. 일반적으로, 그러한 게터는 지르코늄, 바나듐, 철, 코발트, 알루미늄 등의 합금으로 구성되고, 보이지 않도록(예를 들어, 외부 에나멜에 의해서 또는 주변 불투과성 밀봉부의 일부에 의해서 은폐되도록) 얇은(몇 미크론 두께의) 층의 형태로 또는 글레이징 판재의 유리 판재들 사이에 배치된 블록의 형태로 배치된다. 게터는 상온에서, 그 표면 상에서, 부동화 층을 형성하고, 그에 따라 부동화 층을 제거하기 위해서 그리고 그에 따라 그 합금의 게터링 특성을 활성화시키기 위해서 가열되어야 한다. 게터는 "열 활성화된다"고 할 수 있다.

Claims

길이방향 축(X) 및 수직 축(Z)에 의해서 형성되고, 길이방향 축(X)을 따라서 측정된 폭(W) 및 수직 축(Z)을 따라서 측정된 길이(L)를 가지는, 평면(P)을 따라서 연장되는 진공 절연 글레이징 유닛(10)으로서,
a. 두께(Z1)를 갖는 제1 유리 판재(1) 및 두께(Z2)를 갖는 제2 유리 판재(2)로서, 상기 두께는 상기 평면(P)에 수직인 방향으로 측정되고, Z1은 Z2보다 크고(Z1>Z2), 상기 제1 유리 판재 및 상기 제2 유리 판재는 플로트 어닐링된 유리 판재이고; 상기 제1 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE1)를 가지고 상기 제2 유리 판재는 열 팽창 계수(CTE2)를 가지며, CTE1과 CTE2 사이의 절대차는 0.40 10^-6/℃ 이하인(│CTE1-CTE2│≤ 0.40 10^-6/℃), 제1 유리 판재(1) 및 제2 유리 판재(2);
b. 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 유지하고 피치(λ)를 갖는 어레이를 형성하는, 상기 제1 및 제2 유리 판재 사이에 배치된 구분된 이격부재들(3)의 세트;
c. 상기 제1 및 제2 유리 판재들의 둘레에 걸쳐 상기 제1 및 제2 유리 판재들 사이의 거리를 밀봉하는 밀폐 본딩 밀봉부(4);
d. 상기 제1 및 제2 유리 판재 그리고 상기 구분된 이격부재들의 세트에 의해서 형성되고 상기 밀폐 본딩 밀봉부에 의해서 폐쇄되며, 0.1 mbar 미만의 절대 압력의 진공이 존재하는 내부 부피(V)를 포함하고,
상기 진공 절연 글레이징 유닛의 길이(L)가 300 mm 이상이고(L ≥ 300 mm);
상기 제2 유리 판재의 두께(Z2)가 3 mm이상이고(Z2 ≥ 3 mm);
상기 제1 유리 판재의 두께(Z1) 대 상기 제2 유리 판재의 두께(Z2)의 두께비(Z1/Z2)가 1.30 이상이고(Z1/Z2 ≥ 1.30), Z1/(Z1 - 2.10)보다 크고(Z1/Z2 > Z1/(Z1 - 2.10)), 그리고
상기 피치(λ)는 10 mm 내지 26 mm인(10 mm ≤ λ ≤ 26 mm) 것을 특징으로 하는 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항에 있어서,
상기 진공 절연 글레이징 유닛의 길이(L)는 400 mm 이상이고(L ≥ 400 mm), 바람직하게는 500 mm 이상인(L ≥ 500 mm), 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 두께비(Z1/Z2)는 1.55 이상이고(Z1/Z2 ≥ 1.55), 바람직하게는 1.60 내지 6.00이고(1.60 ≤ Z1/Z2 ≤ 6.00), 바람직하게는 2.00 내지 4.00인(2.00 ≤ Z1/Z2 ≤ 4.00), 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피치(λ)는 15 mm 내지 25 mm이고(15 mm ≤ λ ≤ 25 mm), 더 바람직하게는 20 mm 내지 24 mm인(20 mm ≤ λ ≤ 24 mm), 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 진공 절연 글레이징 유닛의 폭(W)은 300 mm 이상이고(W ≥ 300 mm), 바람직하게는 400 mm 이상이고(W ≥ 400 mm), 더 바람직하게는 500 mm 이상인(W ≥ 500 mm), 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 판재 중 적어도 하나, 바람직하게는 상기 제2 유리 판재는 소다-라임-실리카 유리, 알루미노실리케이트 유리 또는 보로실리케이트 유리로 제조되는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제7항에 있어서,
상기 제2 유리 판재의 조성물은 유리의 총 중량에 대해서 표현된:
SiO2 60 내지 78%
Al2O3 0 내지 8 중량%,
B2O3 0 내지 4 중량%,
Na2O 5 내지 20 중량%, 바람직하게는 10 내지 20 중량%
CaO 0 내지 15 중량%,
MgO 0 내지 12 중량%
K2O 0 내지 10%
BaO 0 내지 5%를 중량%로 포함하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
CTE1과 CTE2 사이의 절대차가 0.30 10^-6/℃ 이하이고(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.30 10^-6/℃), 바람직하게는 0.20 10^-6/℃이하인(│CTE1-CTE2│ ≤ 0.20 10^-6/℃), 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 판재는 내부 판재 면(12, 22)을 각각 그리고 외부 판재 면(13, 23)을 각각 가지고, 상기 내부 판재 면은 상기 내부 부피(V)에 대면되며, 상기 내부 면(12, 22) 및/또는 외부 면(13, 23) 중 적어도 하나는 적어도 적외선 반사 필름 또는 저-방사율 필름(5)을 구비하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 유리 판재는 외부 판재 면(13)을 포함하고, 상기 제2 유리 판재는 외부 판재 면(23)을 포함하며, 상기 외부 판재 면 중 적어도 하나가 적어도 하나의 중합체 중간층에 의해서 적어도 하나의 유리 시트에 적층되어 적층형 조립체를 형성하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리의 상기 외부 판재 면(13 및/또는 23) 중 적어도 하나는, 주변 이격부재 막대를 통해서, 상기 진공 절연 글레이징 유닛의 주변부를 따라서 제3 유리 판재에 커플링되어, 주변 연부 밀봉부에 의해서 밀봉된 절연 공동을 생성하는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 유리 판재는 제1 및 제2 주변 연부를 각각 포함하고, 상기 제1 주변 연부는 상기 제2 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있거나, 상기 제2 주변 연부가 상기 제1 주변 연부로부터 뒤쪽으로 들어가 있는, 진공 절연 글레이징 유닛.
제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간을 제2 온도(Temp2)를 갖는 제2 공간으로부터 분리하는 구획부로서, Temp1은 Temp2보다 낮고; 상기 구획부는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 진공 절연 글레이징 유닛에 의해서 폐쇄되는 개구부를 포함하고, 상기 제1 유리 판재는 상기 제1 공간에 대면되는, 구획부.
제1 온도(Temp1)를 갖는 제1 공간 및 제2 온도(Temp2)를 갖는 제2 공간을 형성하는 구획부의 개구부를 폐쇄하기 위한 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 진공 절연 글레이징 유닛의 용도로서, Temp1은 Temp2보다 낮고; 상기 제1 유리 판재는 상기 제1 공간에 대면되는, 용도.