KR100759625B1 - 코팅 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅 제품 - Google Patents

코팅 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명의 제품은 제 1 기판, 제 1 기판의 적어도 일부분 위에 침착된 기능성 코팅, 및 기능성 코팅 위에 침착된 보호성 코팅을 포함한다. 이들 기능성 코팅 및 보호성 코팅이 코팅 적층체를 한정한다. 중합체 물질을 보호성 코팅의 적어도 일부분 위에 침착시킨다. 보호성 코팅은 중합체 물질의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다.

Description

코팅 제품의 제조방법 및 그에 의해 제조된 코팅 제품{METHOD OF MAKING COATED ARTICLES AND COATED ARTICLES MADE THEREBY}
본 발명은 일반적으로 코팅 제품, 예를 들면, 코팅된 자동차 투명유리, 및 코팅 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
관련 출원의 전후 참조
본 출원은 2002년 4월 25일자로 출원된 미국 특허출원 제 10/133,805 호의 일부-계속 출원이며, 상기 출원은 2000년 10월 24일자로 출원된 미국 가출원 번호 제 60/242,543 호의 이점을 주장하는, 2001년 10월 22일자로 출원된 미국 특허출원 제 10/007,382 호의 일부-계속 출원으로, 이들 출원은 모두 본원에 전체로 참고로 인용된다.
일사 조절 코팅을 기계적 및/또는 화학적 손상으로부터 보호하기 위해 플라이(ply) 사이에 적외선(IR) 또는 자외선(UV) 감쇠 일사 조절 코팅이 배치되어 있는 2개의 유리 플라이를 갖는 적층 앞유리를 제공함으로써 차량의 내부에 열 축적을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 상기 통상적인 앞유리는, 2개의 평판 유리 "블랭크"(이들 중 하나는 그 위에 일사 조절 코팅이 침착되어 있다)를 성형하고 어닐링하여 2개의 성형되고 어닐링된 유리 플라이를 형성한 다음 유리 플라이를 플라스틱 중간층과 함께 고착시킴으로써 제조된다. 통상적인 일사 조절 코팅은 열을 반사하는 금속층을 포함하기 때문에, 유리 블랭크는 전형적으로 "겹판(doublet)"으로서 가열 및 성형된다. 즉, 블랭크는 플라이의 최종 형태에 영향을 미칠 수 있는 불균일한 가열 및 냉각을 방지하기 위해 유리 블랭크 사이에 삽입되어 있는 기능성 코팅과 함께 가열 및 성형하는 동안 하나가 다른 하나의 위에 배치된다. 적층 자동차 앞유리의 예 및 그를 제조하는 방법은 미국 특허 제 4,820,902 호; 제 5,028,759 호; 및 제 5,653,903 호에 개시되어 있다.
겹판의 가열성은 일반적으로 불리한 성능 저하 없이 열처리를 견디는 기능성 코팅의 능력에 의해 제한된다. "가열성"이란 기능성 코팅의 성능 저하 없이 겹판이 가열될 수 있는 특정 온도에서의 최대 온도 및/또는 최대 시간을 의미한다. 상기 성능 저하는 태양 에너지 반사 및/또는 투과와 같은 코팅의 광학성에 영향을 미칠 수 있는 코팅중 다양한 금속 층의 산화의 형태일 수 있다.
측면채광창, 백라이트, 선루프, 문루프 등과 같은 다른 자동차용 투명유리 상에 일사 조절 코팅을 제공하는 것이 또한 유리할 것이다. 그러나, 접합 앞유리를 제조하는 공정은 다른 유형의 접합 및/또는 비-접합 자동차 투명유리를 제조하는데 그다지 적합하지 않다. 예를 들면, 통상적인 자동차 측면채광창은 통상적으로, 측면채광창이 설치될 차량 창의 치수에 의해 결정되는 목적하는 곡선으로, 개별적으로 가열되고 성형되고 템퍼링되는 단일 유리 블랭크로부터 제조된다. 앞유 리 제조시에는 겪지 않는 측면채광창 제조시 제기되는 문제는 열-반사 일사 조절 코팅을 갖는 유리 블랭크를 개별적으로 가열하는 문제이다.
또한, 차량(외면)에서 먼쪽으로 향하는 측면채광창의 표면위에 코팅이 존재하도록 측면채광창이 배치되는 경우, 상기 코팅은 코팅에 부딪치는 물체로부터의 기계적 손상 및 산성비 또는 세차용 세제로부터의 화학적 손상에 민감하다. 코팅이 차량 내부(내면)를 향하는 측면채광창의 표면 위에 존재하는 경우, 코팅은 차량 점유자에 의한 접촉이나 또는 차창 채널에서 위 아래로 움직임에서 기계적 손상을 입기 쉬우며 통상적인 유리 세정제와의 접촉으로부터의 화학적 손상을 입기 쉽다. 또한, 코팅이 저-방사율 코팅인 경우, 차량 내부에 열을 유폐하는 온실 효과를 촉진할 수 있다.
화학적으로 내성인 물질로 표면코팅함으로써 코팅에 대한 화학적 손상 또는 부식을 감소시키는 것이 공지되어 있지만, 이러한 표면코팅은 전형적으로 아래 놓인 코팅의 광학 특성(예를 들면, 색, 반사율 및 투과율)에 불리한 영향을 미치지 않고 아래 놓인 코팅의 방사율을 별로 증가시키지 않도록 가능한 한 얇게 적용된다. 상기 얇은 표면코팅은 전형적으로 쉽게 손상되고 환경에 계속 노출되는 통상적인 코팅된 자동차 투명유리의 수송, 가공 또는 최종 용도를 위한 내구성 조건을 충족시키지 못한다. 또한, 상기 얇은 표면코팅은 상기에서 논의한 온실 효과 문제를 경감시키지 못한다. 통상적인 표면코팅의 예는 미국 특허 제 4,716,086 호; 제 4,786,563 호; 제 5,425,861 호; 제 5,344,718 호; 제 5,376,455 호; 제 5,584,902 호; 및 제 5,532,180 호에 개시되어 있다.
그러므로, 상기에서 논의한 문제들의 적어도 일부를 감소시키거나 배제시키는 기능성 코팅을 갖는 제품, 예를 들면, 접합 또는 비-접합 자동차용 투명유리의 제조 방법을 제조하는 것이 유리할 것이다.
발명의 요약
본 발명의 제품은 하나 이상의 기판, 상기 기판의 적어도 일부분 위에 형성된 기능성 코팅, 및 상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성된 보호성 코팅을 포함한다. 기능성 코팅 및 보호성 코팅은 코팅 적층체를 한정한다. 하나 이상의 중합체 물질이 보호성 코팅 위에 형성될 수 있다. 보호성 코팅은 중합체 물질의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다. 따라서, 보호성 코팅의 존재에 의해, 코팅 기판과 관련하여 색, 반사율 및/또는 투과율에서의 바람직하지 않은 변화와 같은 바람직하지 않은 광학 효과가 거의 또는 전혀 일어나지 않는다. 상기 제품은 2개 이상의 기판을 포함하는 적층 제품일 수 있으며, 이때 중합체 물질이 2개 이상의 기판을 서로 고정시키는 중간층 물질이 된다.
본 발명의 특정한 적층 자동차용 투명유리는 제 1 주표면 및 제 1 주표면의 적어도 일부분 위에 형성된 기능성 코팅을 갖는 제 1 유리 기판을 포함한다. 기능성 코팅은 하나 이상의 산화 금속-함유 코팅 필름 및 하나 이상의 적외선 반사 금속 필름을 포함할 수 있다. 보호성 코팅은 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성될 수 있다. 보호성 코팅은 0 내지 100 중량%의 알루미나, 예를 들면, 5 내지 100 중량%, 35 내지 100 중량%의 알루미나 및/또는 0 내지 100 중량%의 실리카, 예를 들면, 0 내지 65 중량%의 실리카를 포함할 수 있으며, 50 Å 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 투명유리는 또한 제 2 유리 기판 및 보호성 코팅과 제 2 유리 기판 사이에 위치한 중합체 물질, 예를 들면, 폴리비닐 뷰티랄(이로 한정되지는 않는다)을 포함할 수 있다. 상기 보호성 코팅용 물질 및/또는 중합체 물질은 보호성 코팅과 중합체 층의 굴절률이 실질적으로 동일하도록, 예를 들면, 서로 ± 0.2 이내이도록 선택될 수 있다.
일체형(monolithic) 제품은 기판, 상기 기판의 적어도 일부분 위에 형성된 기능성 코팅, 및 상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성된 보호성 코팅을 포함한다. 기능성 코팅 및 보호성 코팅은 코팅 적층체를 한정한다. 보호성 코팅은 1 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 중합체 물질은 보호성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성될 수 있다. 보호성 코팅은 중합체 물질의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
적층 제품을 제조하는 방법은 제 1 기판을 제공하고; 제 1 기판의 적어도 일부분 위에 기능성 코팅을 형성하고; 상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 보호성 코팅을 형성하고; 상기 보호성 코팅의 적어도 일부분 위에 중합체 물질을 형성함을 포함한다. 보호성 코팅 및/또는 중합체 물질은 보호성 코팅과 중합체 물질이 실질적으로 동일한 굴절률을 갖도록 선택된다.
본 발명의 또다른 방법은 제 1 기판을 제공하고, 제 1 기판의 적어도 일부분 위에 기능성 코팅을 형성하고, 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 보호성 코팅을 형성하고, 제 2 기판을 제공함을 포함한다. 제 1 및 제 2 기판은 기판 사이에 배치된 기능성 코팅과 겹판을 형성하도록 배치될 수 있다. 보호성 코팅은 0 내지 100 중량%의 알루미나 및/또는 100 내지 0 중량%의 실리카, 예를 들면, 5 내지 100 중량%의 알루미나 및 95 내지 0 중량%의 실리카, 예를 들면, 50 내지 70 중량%의 알루미나 및 50 내지 30 중량%의 실리카를 포함하는 하나 이상의 층, 예를 들면 단일층을 포함할 수 있다. 또는, 보호성 코팅은 2개 이상의 층, 예를 들면, 5 내지 100 중량%의 알루미나 및 95 내지 0 중량%의 실리카, 예를 들면, 50 내지 70 중량%의 알루미나 및 50 내지 30 중량%의 실리카를 포함하는 제 1 층, 및 30 내지 100 중량%의 실리카 및 70 내지 0 중량%의 알루미나, 예를 들면, 70 내지 100 중량%의 실리카 및 0 내지 30 중량%의 알루미나를 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다. 겹판은 가열 및/또는 성형될 수 있다. 보호성 코팅은 산소 장벽으로 작용하여 아래 놓인 기능성 코팅의 금속층의 산화를 방지하거나 감소시킴으로써 겹판의 가열성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 특징을 포함하는 접합 자동차 투명유리, 예를 들면, 측면채광창의 에지 부분의 측단면도(축적하지 않음)이고;
도 2는 본 발명의 실시에 있어 유리 블랭크 G(코팅되거나 비코팅됨)를 생산하기 위한 장치(명확성을 위해 생략된 부분이 있음)의 투시도, 특히 파단선 투시도이고;
도 3은 본 발명의 특징을 포함하는 일체형 제품의 일부분의 측단면도(축적하 지 않음)이고;
도 4는 보호성 코팅을 갖지 않는 기판에 대한 본 발명의 보호성 코팅을 갖는 기판의 테이버 마모 시험 결과를 나타낸 그래프이고;
도 5는 도 4의 선택 기판에 대한 평균 헤이즈를 나타낸 그래프이며;
도 6은 본 발명의 보호성 코팅을 갖는 기판의 방사율 값 대 코팅 두께를 나타낸 그래프이고;
도 7은 본 발명의 보호성 코팅을 갖는 기판의 테이버 마모 시험 결과를 나타낸 그래프이고;
도 8은 본 발명의 보호성 코팅을 갖는 코팅된 기판의 테이버 마모에 대한 열처리 및 코팅 두께의 영향을 나타내는 막대 그래프이다.
본원에 사용된 바와 같이, "왼쪽", "오른쪽", "내부", "외부", "위", "아래", "상부", "바닥" 등과 같은 공간 또는 방향에 관한 용어들은 도면에 나타낸 대로의 본 발명과 관련된다. 그러나, 본 발명은 다양한 다른 배향을 취할 수 있으므로 상기 용어들은 제한하는 것으로 간주되지 않음을 주지해야 한다. 또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 명세서 및 청구의 범위에 사용된 치수, 물리적 특성, 가공 파라미터, 성분들의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이란 용어로 조정되는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 달리 언급하지 않는 한, 하기의 명세서 및 청구의 범위에 나타낸 수치들은 본 발명에 의해 수득하고자 하는 바람직한 성질들에 따라 달라질 수 있다. 적어도, 청구의 범위의 범주에 동등한 이론의 적용을 제한하고자 하는 것이 아니라, 각각의 수치는 적어도 기록된 의미있는 아라비아숫자들의 수의 관점에서 및 통상적인 반올림 기술을 적용하여 해석되어야 한다. 또한, 본원에 개시된 모든 범위는 시작 및 종료 범위 값 및 그안에 포함되는 모든 부범위들을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 예를 들면, "1 내지 10"의 언급된 범위는 1의 최소값과 10의 최대값(이들을 포함하여) 사이의 임의의, 그리고 모든 부범위들; 즉, 1 이상의 최소값으로 시작하고 10 이하의 최대값으로 종료되는 모든 부범위, 예를 들면, 5.5 내지 10을 포함하는 것으로 간주해야 한다. 용어 "편평한" 또는 "실질적으로 편평한" 기판은 형태가 실질적으로 평면상인 기판; 즉, 주로 단일 구조 평면으로 놓이는 기판을 말하는 것으로, 상기 기판은 당해 분야에 숙련된 자에게 인지되어 있듯이, 그 중에 약간의 굴곡부, 돌출부 또는 함몰부를 포함할 수 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "위에 형성된", "위에 침착된" 또는 "위에 제공된"이란 용어는 표면 위에 형성되거나, 침착되거나, 제공되지만 반드시 표면과 접촉하지는 않는 것을 의미한다. 예를 들면, 기판 "위에 형성된" 코팅층은 형성된 코팅층과 기판 사이에 위치한 같거나 다른 조성을 갖는 하나 이상의 다른 코팅층 또는 필름의 존재를 배제하지 않는다. 본원에 참조된 모든 문헌들은 그 전체로 참고로 인용된 것으로 이해해야 한다. 본원에 사용된 바와 같이, "중합체" 또는 "중합체성"이란 용어는 올리고머, 단독중합체, 공중합체 및 삼원중합체, 예를 들면, 둘 이상의 유형의 단량체 또는 중합체로부터 형성된 중합체를 말한다.
하기 논의로부터 인지되듯이, 본 발명의 보호성 코팅은 적층 및 비-적층, 예를 들면, 단일 기판 제품 둘 다를 제조하는데 사용될 수 있다. 적층 제품에 사용되는 경우, 보호성 코팅은 통상적으로 비-적층 제품보다 더 얇을 수 있다. 본 발명의 전형적인 적층 제품의 구조 성분들 및 제조 방법을 먼저 기술한 다음 본 발명의 전형적인 일체형 제품을 기술할 것이다. "일체형"이란 단일 구조적 지지체 또는 구조적 구성원을 갖는 것, 예를 들면, 단일 기판을 갖는 것을 의미한다. 하기의 논의에서, 예시적 제품(적층제품이든 일체형이든)을 자동차 측면채광창으로서 설명한다. 그러나, 본 발명은 자동차 측면채광창으로 제한되는 것이 아니며, 절연 유리 유니트, 주택용 또는 상업용 적층 창(예를 들면, 천장 채광창), 또는 육지, 항공, 우주, 수면위 및 수중용 차량용 투명유리, 예를 들어, 앞유리, 백라이트, 선루프 또는 문루프 등의 제품과 같은(이들로 한정되지는 않는다) 임의의 제품에 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 특징을 포함하는 측면채광창(10) 형태의 적층 제품을 예시한 것이다. 적층 측면채광창(10)은 외부 주표면(13) 및 내부 주표면(14)을 갖는 제 1 기판 또는 플라이(12)를 포함한다. "플라이"란, 예를 들면, 어닐링 또는 템퍼링에 의해 목적하는 형태 또는 곡선으로 굴곡되고/되거나 열처리된 기판을 의미한다. 화학 증착, 마그네트론 스퍼터 증착, 스프레이 열분해 등과 같은(이들로 한정되지는 않는다) 임의의 통상적인 방법으로 내부 주표면(14) 위에, 예를 들면, 그의 적어도 일부분, 바람직하게는 전체 위에 기능성 코팅(16)이 형성될 수 있다. 보다 상세히 기술되듯이, 본 발명의 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅(16) 위에, 예를 들면, 그의 적어도 일부분, 바람직하게는 전체 위에 형성될 수 있으며, 기계적 및 화학적 내구성을 증가시키는 것을 도울 뿐 아니라 코팅이 침착되는 블랭크를 굴곡시키고/시키거나 성형하기 위한 개선된 가열 특성을 제공한다. 중합체 층(18)은 제 1 플라이(12), 및 내부 주표면(22)과 외부 주표면(23)을 갖는 제 2 기판 또는 플라이(20) 사이에 위치할 수 있다. 한 비-제한 태양으로, 외부 주표면(23)은 차량의 외부를 향할 수 있고, 외부 주표면(13)은 차량의 내부를 향할 수 있다. 통상적인 에지 실런트(26)를 임의의 통상적인 방법으로 적층 중에 및/또는 후에 적층 측면채광창(10)의 둘레에 적용할 수 있다. 장식용 밴드(90), 예를 들면, 불투명, 반투명 또는 착색 밴드, 예를 들어, 세라믹 밴드를 플라이(12) 및 (20) 중 적어도 하나의 표면 위에, 예를 들면, 내부 또는 외부 주표면 중 하나의 둘레 주위에 제공할 수 있다.
본 발명의 광범위한 실시에 있어, 제 1 플라이(12) 및 제 2 플라이(20)에 사용되는 기판은 임의의 바람직한 특성을 갖는 임의의 바람직한 물질, 예를 들면, 가시 광선에 불투명하거나, 반투명하거나 또는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. "투명한"이란 0%보다 크고 100% 이하의 기판을 통한 투과율을 갖는 것을 의미한다. "가시광선" 또는 "가시영역"이란 395 내지 800 ㎚ 범위의 전자기 에너지를 의미한다. 또는, 기판은 반투명하거나 불투명할 수 있다. "반투명"이란 전자기 에너지(예를 들면, 가시광선)가 기판을 통과하지만 관찰자에 대향되는 기판 측면 상의 물체가 명확히 보이지는 않도록 상기 에너지를 확산시키는 것을 의미한다. "불투명"이란 0%의 가시광선 투과율을 갖는 것을 의미한다. 적절한 기판의 예로는 플라스틱 기판(예를 들면, 폴리아크릴레이트와 같은 아크릴 중합체; 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트 등과 같은 폴리알킬메타크릴레이트; 폴리우레탄; 폴리카보네이트; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리뷰틸렌테레프탈레이트 등과 같은 폴리알킬테레프탈레이트; 폴리실록세인 함유 중합체; 또는 이들을 제조하기 위한 임의의 단량체들의 공중합체, 또는 그의 임의의 혼합물); 금속 기판, 예를 들면, 아연도금 스틸, 스테인리스 스틸 및 알루미늄(이로 한정되지는 않는다); 세라믹 기판; 타일 기판; 유리 기판; 또는 상기 기판들 중 임의의 혼합물 또는 조합이 포함되나, 이들로 한정되지는 않는다. 예를 들면, 기판은 통상적인 비착색 소다-석회-실리카-유리, 즉, "투명 유리"일 수 있거나, 또는 착색 또는 채색 유리, 보로실리케이트 유리, 가연 유리, 템퍼링, 비템퍼링, 어닐링 또는 열-강화 유리일 수 있다. 유리는 임의의 유형, 예를 들면, 통상적인 플로트 유리 또는 평판 유리일 수 있으며, 임의의 광학성, 예를 들면, 임의 값의 가시선 투과율, 자외선 투과율, 적외선 투과율 및/또는 전체 태양 에너지 투과율을 갖는 임의의 조성일 수 있다. 본 발명의 실시에 적합한 유리의 유형은, 예를 들면, 미국 특허 제 4,746,347 호; 제 4,792,536 호; 제 240,886 호; 제 5,385,872 호; 및 제 5,393,593 호에 기술되어 있으나, 제한하는 것으로 간주해서는 안된다. 본 발명은 기판의 두께에 의해 제한되지 않는다. 기판은 일반적으로 전형적인 차량 용도에 대해서보다 전형적인 건축 용도에 있어 더 두꺼울 수 있다. 한 태양으로, 기판은 1 내지 20 ㎜ 범위, 예를 들면, 약 1 내지 10 ㎜, 예를 들면, 2 내지 6 ㎜, 예를 들면, 3 내지 5 ㎜ 범위의 두께를 갖는 유리일 수 있다. 적층 자동차 측면채광창을 제조하는데 있어서, 제 1 및 제 2 플라이(12) 및 (20)은 두께가 약 3.0 ㎜ 미만, 예를 들면, 약 2.5 ㎜ 미만, 예를 들면, 약 1.0 내지 약 2.1 ㎜의 두께 범위일 수 있다. 하기에 기술하는 바와 같이, 일체형 제품의 경우 기판이 더 두꺼울 수 있다.
기능성 코팅(16)은 임의의 바람직한 유형의 것일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "기능성 코팅"이란 용어는 그 위에 코팅이 침착되는 기판의 하나 이상의 물리적 성질, 예를 들면, 광학, 열, 화학 또는 기계적 성질을 변화시키고, 후속 가공동안 기판으로부터 완전히 제거되지 않는 코팅을 말한다. 기능성 코팅(16)은 같거나 다른 조성 또는 기능성을 갖는 하나 이상의 기능성 코팅 층 또는 필름을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "필름"은 바람직하거나 선택된 코팅 조성을 갖는 코팅 영역을 말한다. "층"은 하나 이상의 "필름"을 포함할 수 있고 "코팅"은 하나 이상의 "층"을 포함할 수 있다.
예를 들면, 기능성 코팅(16)은 전기 전도성 코팅, 예를 들면, 미국 특허 제 5,653,903 호 및 제 5,028,759 호에 개시된 바와 같은 가열가능한 창을 제조하기 위해 사용되는 전기 전도성 코팅, 또는 안테나로 사용되는 단일-필름 또는 다중-필름 코팅일 수 있다. 유사하게, 기능성 코팅(16)은 일사 조절 코팅일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "일사 조절 코팅"이란 용어는 코팅 제품의 태양열 성질, 예를 들면, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 태양열 복사량, 예를 들면, 가시선, 적외선 또는 자외선 입사, 및/또는 코팅 제품 통과, 적외선 또는 자외선 흡수 또는 반사, 차광 계수, 방사율 등에 영향을 미치는 하나 이상의 층 또는 필름으로 이루어진 코팅을 말한다. 일사 조절 코팅은 태양 스펙트럼, 예를 들면, IR, UV 및/또는 가시선 스펙트럼과 같은(이로 한정되지는 않는다) 태양 스펙트럼의 선택된 부분을 차단, 흡수 또는 여과할 수 있다. 본 발명의 실시에 사용할 수 있는 일사 조절 코팅의 예는, 예를 들면, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 미국 특허 제 4,898,789 호; 제 5,821,001 호; 제 4,716,086 호; 제 4,610,771 호; 제 4,902,580 호; 제 4,716,086 호; 제 4,806,220 호; 제 4,898,790 호; 제 4,834,857 호; 제 4,948,677 호; 제 5,059,295 호; 및 제 5,028,759 호, 및 또한 미국 특허출원 제 09/058,440 호에서 찾을 수 있다.
기능성 코팅(16)은 또한 가시 파장 에너지, 예를 들면, 395 내지 800 ㎚의 에너지가 코팅을 통해 투과되지만 보다 긴 파장의 태양열 적외선 에너지는 반사시키는 저-방사율 코팅일 수 있다. "저-방사율"은 0.4 미만, 예를 들면, 0.3 미만, 예를 들면, 0.2 미만, 예를 들면, 0.1 미만, 예를 들면, 0.05 이하의 방사율을 의미한다. 저-방사율 코팅의 예는, 예를 들면, 미국 특허 제 4,952,423 호 및 제 4,50l4,109 호 및 영국 특허 GB 제 2,302,102 호에서 볼 수 있다. 기능성 코팅(16)은 단일층 코팅 또는 다층 코팅일 수 있으며, 하나 이상의 금속, 비-금속, 반-금속, 반도체, 및/또는 합금, 화합물, 복합체, 혼합물 또는 그의 블렌드를 포함할 수 있다. 예를 들면, 기능성 코팅(16)은 단일층 산화 금속 코팅, 다층 산화 금속 코팅, 비-산화 금속 코팅, 금속성 니트라이드 또는 옥시니트라이드 코팅, 또는 비-금속성 니트라이드 또는 옥시니트라이드 코팅 또는 다층 코팅일 수 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 기능성 코팅의 예는 펜실바니아주 피츠버그의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드(PPG Industries, Inc.)에서 선게이트(SUNGATE, 등록상표) 및 솔라밴(SOLARBAN, 등록상표) 부류의 코팅으로 상업적으로 시판한다. 상기 기능성 코팅은 전형적으로 가시 광선에 투명한 유전체 또는 반사방지 물질, 예를 들면, 산화 금속 또는 금속 합금의 산화물을 포함하는 반사방지 코팅 필름을 하나 이상 포함한다. 기능성 코팅은 또한 반사성 금속, 예를 들면, 금, 구리 또는 은과 같은 귀금속, 또는 그의 혼합물 또는 합금을 포함하는 적외선 반사 필름을 하나 이상 포함할 수 있으며, 또한 금속 반사성 층 위에 및/또는 아래에 위치한, 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같은 프라이머 필름 또는 장벽 필름, 예를 들면, 티탄을 포함할 수 있다. 기능성 코팅은 임의의 바람직한 수의 적외선 반사 필름, 예를 들면, 하나 이상의 은 층, 예를 들면, 둘 이상의 은 층, 예를 들면, 셋 이상의 은 층을 가질 수 있다.
본 발명에 제한하려는 것은 아니지만, 기능성 코팅(16)은, 기능성 코팅(16)이 적층물의 외부 표면위에 존재하는 경우보다 코팅(16)이 환경적 및 기계적 마모에 덜 민감하도록 하기 위해 적층물의 내부 주표면(14), (22)의 하나 위에 위치할 수 있다. 그러나, 기능성 코팅(16)은 또한 외부 주표면(13) 또는 (23)의 하나 또는 둘 다 위에 제공될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 코팅(16)의 일부분, 예를 들면, 코팅 영역의 외부 둘레 주변의 약 1 내지 20 ㎜, 예를 들면, 2 내지 4 ㎜ 너비의 면적을, 임의의 통상적인 방법으로, 예를 들면, 접합전에 분쇄하거나 또는 코팅시에 은폐시킴으로써 제거하거나 삭제하여 풍화 또는 사용시 환경의 작용에 의한 적층물 에지에서의 기능성 코팅(16)에 대한 손상을 최소화할 수 있다. 또한, 삭제는 기능적 성능을 위해, 예를 들면, 안테나, 가열된 앞유리의 성능을 위해, 또는 라디오-파 투과를 개선하기 위해 수행할 수 있으며, 삭제된 부분은 임의의 크기일 수 있다. 미적 목적으로, 삭제된 부분을 은폐하기 위해 플라이 또는 코팅의 임의의 표면 위에, 예를 들면, 플라이의 하나 또는 둘 다의 한쪽 또는 양쪽 표면 위에, 예를 들면, 외부 주표면(13)의 둘레 주위에 착색, 불투명 또는 반투명 밴드(90)가 제공될 수 있다. 밴드(90)는 세라믹 물질로 제조될 수 있으며 임의의 통상적인 방법으로 외부 주표면(13) 위에 소성시킬 수 있다.
본 발명의 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 외부 표면 위에, 예를 들면, 그의 적어도 일부분, 바람직하게는 전체 위에 형성될 수 있다. 보호성 코팅(17)은 특히, 코팅 적층체(예를 들면, 기능성 코팅과 보호성 코팅)의 방사율을 기능성 코팅(16) 단독의 방사율보다 더 크게 상승시킬 수 있다. 예로써, 기능성 코팅(16)이 0.2의 방사율 값을 갖는 경우, 보호성 코팅(17)의 부가는 생성된 코팅 적층체의 방사율 값을 0.2보다 큰 방사율로 상승시킬 수 있다. 한 태양으로, 보호성 코팅은 생성된 코팅 적층체의 방사율을 기능성 코팅 단독의 방사율에 비해 2배 이상(예를 들면, 기능성 코팅의 방사율이 0.05인 경우, 보호 층의 부가는 생성된 코팅 적층체의 방사율을 0.1 이상으로 증가시킬 수 있다), 예를 들면, 5배 이상, 예를 들면, 10배 이상, 예를 들면, 20배 이상 증가시킬 수 있다. 본 발명의 또 다른 태양으로, 보호성 코팅(17)은 생성된 코팅 적층체의 방사율을 코팅이 침착되는 기판의 방사율과 실질적으로 동일하게, 예를 들면, 기판의 방사율의 0.2 이내로 상승시킬 수 있다. 예를 들면, 기판이 약 0.84의 방사율을 갖는 유리인 경우, 보호성 코팅(17)은 0.3 내지 0.9, 예를 들면, 0.3 이상, 예를 들면, 0.5 이상, 예를 들면, 0.6 이상, 예를 들면, 0.5 내지 0.9 범위의 방사율을 갖는 코팅 적층체를 제공할 수 있다. 하기에 기술하는 바와 같이, 보호성 코팅(17)을 침착시켜 기능성 코팅(16)의 방사율을 증가시키면 가공중 코팅 플라이(12)의 가열 및 냉각 특성이 개선된다. 보호성 코팅(17)은 또한 기능성 코팅(16)을 취급, 저장, 수송 및 가공 중의 기계적 및 화학적 손상으로부터 보호한다.
한 태양에서, 보호성 코팅(17)은 상기 코팅이 적층되는 플라이(12)와 실질적으로 동일한 굴절 지수(즉, 굴절률)를 가질 수 있다. 예를 들면, 플라이(12)가 1.5의 굴절률을 갖는 유리인 경우, 보호성 코팅(17)은 2 미만, 예를 들면, 1.3 내지 1.8, 예를 들면, 1.5 ± 0.2의 굴절률을 가질 수 있다.
보호성 코팅(17)은 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다. 하나의 예시적인 적층 제품의 태양에서, 보호성 코팅(17)은 100 내지 50,000 Å, 예를 들면, 500 내지 50,000 Å, 예를 들면, 500 내지 10,000 Å, 예를 들면, 100 내지 2,000 Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 또한, 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 표면을 가로질러 불균일한 두께를 가질 수 있다. "불균일한 두께"란 보호성 코팅(17)의 두께가 주어진 단위 면적 위에서 변화될 수 있음을, 예를 들면, 보호성 코팅(17)이 높고 낮은 부위 또는 영역을 가질 수 있음을 의미한다.
보호성 코팅(17)은 임의의 바람직한 물질 또는 물질들의 혼합물로 이루어질 수 있다. 하나의 예시적인 태양으로, 보호성 코팅(17)은 하나 이상의 산화 금속 물질, 예를 들면, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 산화 알루미늄, 산화 규소 또는 그의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 보호성 코팅은 0 내지 100 중량%의 알루미나 및/또는 0 내지 100 중량%의 실리카, 예를 들면, 5 내지 100 중량%의 알루미나 및 95 내지 0 중량%의 실리카, 예를 들면, 10 내지 90 중량%의 알루미나 및 90 내지 10 중량%의 실리카, 예를 들면, 15 내지 90 중량%의 알루미나 및 85 내지 10 중량%의 실리카, 예를 들면, 50 내지 70 중량%의 알루미나 및 50 내지 30 중량%의 실리카, 예를 들면, 35 내지 100 중량%의 알루미나 및 65 내지 0 중량%의 실리카, 예를 들면, 70 내지 90 중량%의 알루미나 및 10 내지 30 중량%의 실리카, 예를 들면, 75 내지 85 중량%의 알루미나 및 15 내지 25 중량%의 실리카, 예를 들면, 88 중량%의 알루미나 및 12 중량%의 실리카, 예를 들면, 65 내지 75 중량%의 알루미나 및 25 내지 35 중량%의 실리카, 예를 들면, 70 중량%의 알루미나 및 30 중량%의 실리카를 포함하는 단일 코팅층일 수 있다. 알루미늄, 크로뮴, 하프늄, 이트륨, 니켈, 붕소, 인, 티탄, 지르코늄 및/또는 그의 산화물과 같은 다른 물질들도 또한 존재할 수 있다.
또는, 보호성 코팅(17)은 산화 금속 물질들의 별도로 형성된 층들에 의해 형성된 다층 코팅, 예를 들면, 이들로 한정되지는 않지만, 또 다른 산화 금속 함유 층(실리카 및/또는 알루미나 함유 제 2 층) 위에 형성된 하나의 산화 금속 함유 층(예를 들면, 실리카 및/또는 알루미나 함유 제 1 층)에 의해 형성된 이층일 수 있다. 다층 보호성 코팅(17)의 개개의 층들은 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다.
한 태양에서, 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층, 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함할 수 있다. 하나의 비-제한 태양에서, 제 1 층은 알루미나, 또는 알루미나와 실리카를 포함하는 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 1 층은 5 중량%보다 많은 알루미나, 예를 들면, 10 중량%보다 많은 알루미나, 예를 들면, 15 중량%보다 많은 알루미나, 예를 들면, 30 중량%보다 많은 알루미나, 예를 들면, 40 중량%보다 많은 알루미나, 예를 들면, 50 내지 70 중량%의 알루미나, 예를 들면, 70 내지 100 중량% 범위의 알루미나 및 30 내지 0 중량%의 실리카를 갖는 실리카/알루미나 혼합물을 포함할 수 있다. 한 비-제한 태양에서, 제 1 층은 0 Å 내지 1 ㎛, 예를 들면, 50 내지 100 Å, 예를 들면, 100 내지 250 Å, 예를 들면, 101 내지 250 Å, 예를 들면, 100 내지 150 Å, 예를 들면, 100 내지 125 Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 제 2 층은 실리카, 또는 실리카와 알루미나를 포함하는 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들면, 제 2 층은 40 중량%보다 많은 실리카, 예를 들면, 50 중량%보다 많은 실리카, 예를 들면, 60 중량%보다 많은 실리카, 예를 들면, 70 중량%보다 많은 실리카, 예를 들면, 80 중량%보다 많은 실리카, 예를 들면, 80 내지 90 중량% 범위의 실리카 및 10 내지 20 중량%의 알루미나, 예를 들면, 85 중량%의 실리카 및 15 중량%의 알루미나를 갖는 실리카/알루미나 혼합물을 포함할 수 있다. 한 비-제한 태양에서, 제 2 층은 0 Å 내지 2 ㎛, 예를 들면, 50 내지 5,000 Å, 예를 들면, 50 내지 2,000 Å, 예를 들면, 100 내지 1,000 Å, 예를 들면, 300 내지 500 Å, 예를 들면, 350 내지 400 Å 범위의 두께를 가질 수 있다. 하기에 기술하는 바와 같이, 보호성 코팅(17)의 존재는 기능성으로 코팅된 기판의 가열성을 개선시킬 수 있다.
중합체 층(18)은 임의의 중합체 물질을 포함할 수 있다. "중합체 물질"은 하나의 중합체 성분을 포함할 수 있거나, 또는 상이한 중합체 성분들, 예를 들면, 이들로 한정되지는 않지만, 하나 이상의 플라스틱 물질, 예를 들면, 이들로 한정되는 것은 아니지만, 하나 이상의 열경화성 또는 열가소성 물질들의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합체 층(18)은 플라이들을 서로 접착시킬 수 있다. 유용한 열경화성 성분으로는 폴리에스터, 에폭사이드, 페놀, 및 폴리우레탄, 예를 들면, 반응 사출 성형(RIM) 우레탄 열경화성 물질 및 그의 혼합물이 포함된다. 유용한 열가소성 물질로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 나일론과 같은 폴리아마이드, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 폴리에스터, 아크릴 중합체, 비닐 중합체, 폴리카보네이트, 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌(ABS) 공중합체, EPDM 고무, 그의 공중합체 및 혼합물이 포함된다.
적합한 아크릴 중합체로는 하나 이상의 아크릴산, 메타크릴산 및 그의 알킬 에스터, 예를 들면, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 뷰틸 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 뷰틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트의 공중합체가 포함된다. 다른 적합한 아크릴 및 그의 제조 방법은 미국 특허 제 5,196,485 호에 개시되어 있다.
유용한 폴리에스터 및 알키드는 다가 알콜, 예를 들면, 에틸렌 글라이콜, 프로필렌 글라이콜, 뷰틸렌 글라이콜, 1,6-헥실렌 글라이콜, 네오펜틸 글라이콜, 트라이메틸올프로페인 및 펜타에리트리톨을 폴리카복실산, 예를 들면, 아디프산, 말레산, 퓨마르산, 프탈산, 트라이멜리트산 또는 건성유 지방산과 축합시켜 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 적합한 폴리에스터 물질의 예는 미국 특허 제 5,739,213 호 및 제 5,811,198 호에 개시되어 있다.
유용한 폴리우레탄으로는 폴리에스터 폴리올 또는 아크릴 폴리올과 같은 중합체 폴리올과, 방향족 다이아이소사이아네이트, 예를 들면, 4,4'-다이페닐메테인 다이아이소사이아네이트, 지방족 다이아이소사이아네이트, 예를 들면, 1,6-헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트 및 지환족 다이아이소사이아네이트, 예를 들면, 아이소포론 다이아이소사이아네이트 및 4,4'-메틸렌-비스(사이클로헥실 아이소사이아네이트)를 포함한 폴리아이소사이아네이트와의 반응 생성물이 포함된다. 본원에 사용된 바와 같이, "폴리우레탄"이란 용어는 폴리우레탄, 및 폴리유레아 및 폴리(우레탄-유레아)를 포함하는 것이다.
적합한 에폭시-작용성 물질은 미국 특허 제 5,820,987 호에 개시되어 있다.
유용한 비닐 수지로는 폴리비닐 아세탈, 폴리비닐 폼알 및 폴리비닐 뷰티랄이 포함된다.
중합체 층(18)은 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다, 예를 들면, 폴리비닐 뷰티랄에 대한 한 비-제한 태양으로, 두께는 0.50 내지 약 0.80 ㎜의 범위, 예를 들면, 0.76 ㎜일 수 있다. 중합체 물질은 임의의 바람직한 굴절률을 가질 수 있다. 한 태양에서, 중합체 물질은 1.4 내지 1.7, 예를 들면, 1.5 내지 1.6의 범위의 굴절률을 갖는다.
보호성 코팅(17)은 실질적으로 중합체층(18) 물질의 굴절률과 동일한 굴절률을 가질 수 있다. "실질적으로 동일한" 굴절률이란 보호성 코팅 물질 및 중합체층 물질의 굴절률이 동일하거나 충분히 근사하여 보호성 코팅(17)의 존재에 의해 바람직하지 않은 광학 효과, 예를 들면, 색, 반사율 또는 투과율에서의 바람직하지 않은 변화들이 거의 또는 전혀 야기되지 않는 것을 의미한다. 사실상, 보호성 코팅(17)은 광학적으로 중합체 층 물질의 연장부인 것과 같은 양태를 나타낸다. 보호성 코팅(17)의 존재는 바람직하게는 보호성 코팅(17)과 중합체 층(18) 사이에 광학적으로 바람직하지 않은 계면의 도입을 야기하지 않는다. 한 태양에서, 보호성 코팅(17) 및 중합체 층(18)은 서로 ± 0.2 이내, 예를 들면, ± 0.1 이내, 예를 들면, ± 0.05 이내의 굴절률을 가질 수 있다. 보호성 코팅 물질의 굴절률이 중합체 층 물질의 굴절률과 동일하거나 실질적으로 동일하도록 함으로써, 보호성 코팅(17)의 존재는 보호성 코팅(17)을 갖지 않는 적층 제품의 광학성에 비해 적층 제품의 광학성에 불리한 영향을 미치지 않는다. 예를 들면, 중합체 층(18)이 1.5의 굴절률을 갖는 폴리비닐 뷰티랄을 포함하는 경우, 보호성 코팅(17)은 2 미만, 예를 들면, 1.3 내지 1.8, 예를 들면, 1.5 ± 0.2의 굴절률을 갖도록 선택되거나 형성될 수 있다.
본 발명의 특징을 이용하여 접합 측면채광창(10)을 제조하는 예시적인 방법을 이제 논의한다.
제 1 기판 및 제 2 기판을 제공한다. 제 1 및 제 2 기판은 약 1.0 내지 6.0 ㎜, 전형적으로는 약 1.0 내지 약 3.0 ㎜, 예를 들면, 약 1.5 내지 약 2.3 ㎜의 두께를 갖는 평판 유리 블랭크일 수 있다. 기능성 코팅(16)은 제 1 유리 기판의 주표면, 예를 들면, 주표면(14)의 적어도 일부분 위에 형성될 수 있다. 기능성 코팅(16)은 임의의 통상적인 방법으로, 예를 들면, 이들로 한정되지는 않지만, 마그네트론 스퍼터 증착(MSVD), 열분해 증착, 예를 들면, 화학 증착(CVD), 스프레이 열분해, 대기압 CVD(APCVD), 저압 CVD(LPCVD), 플라즈마-강화 CVD(PECVD), 플라즈마 CVD(PACVD), 또는 저항 또는 전자-빔 가열에 의한 열 증발법, 음극 아크 증착, 플라즈마 스프레이 증착, 습식 화학 증착(예를 들면, 졸-겔, 거울 은도금 등), 또는 임의의 다른 바람직한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기능성 코팅(16)은 제 1 기판을 목적하는 치수로 절단한 후에 제 1 기판 위에 형성될 수 있다. 또는, 기능성 코팅(16)은 상기 코팅이 가공되기 전에 유리 시트 위에 형성되고/되거나 플로트 챔버내에 위치한 하나 이상의 통상적인 CVD 코팅기에 의해 통상적인 플로트 챔버에서 용융 금속, 예를 들면, 주석의 욕조 상에 지지된 플로트 유리 리본 위에 형성될 수 있다. 플로트 챔버에서 유출될 때, 상기 리본은 절단되어 코팅된 제 1 기판을 형성할 수 있다.
또는, 기능성 코팅(16)은 리본이 플로트 챔버에서 유출된 후에 플로트 유리 리본 위에 형성될 수 있다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,584,206 호, 제 4,900,110 호 및 제 5,714,199 호는 유리 리본의 바닥 표면위에 금속-함유 필름을 침착시키는 방법 및 장치를 개시하고 있다. 상기 공지된 장치는 플로트 유리 공정에서 용융 주석 욕조의 하류에 위치하여 유리 리본의 바닥, 즉, 용융 금속과 접촉하는 리본의 측면 위에 기능성 코팅을 제공할 수 있다. 또한, 기능성 코팅(16)은 기판이 목적하는 치수로 절단된 후에 MSVD에 의해 제 1 기판위에 형성될 수 있다.
본 발명의 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅(16)의 적어도 일부분 위에 형성될 수 있다. 보호성 코팅(17)은 적층 제품을 제조하는데 있어 여러가지 가공 이점을 제공한다. 예를 들면, 보호성 코팅(17)은 취급, 수송, 저장 및 가공 중의 기계적 및/또는 화학적 손상으로부터 기능성 코팅(16)을 보호할 수 있다. 또한, 하기에 기술하는 바와 같이, 보호성 코팅(17)은 생성된 코팅 적층체의 방사율을 증가시킴으로써 기능성으로 코팅된 블랭크의 개별적인 가열 및 냉각을 촉진할 수 있다. 과거에는 가공시 화학적 및 기계적 손상으로부터 기능성 코팅을 보호하기 위해 기능성 코팅 위에 상도코팅을 적용하였지만, 이들 상도코팅은 기능성 코팅의 미적 또는 일사 조절 성질, 예를 들면, 코팅 방사율에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 가능한 얇게 제조되었다. 반대로, 본 발명에서는, 보호성 코팅(17)은 코팅 적층체의 방사율을 상승시키기 위해 충분히 두껍게 제조될 수 있다. 또한, 실질적으로 보호성 코팅(17)의 굴절률을 중합체 층(18) 물질(및/또는 상기 물질이 적층되는 기판)의 굴절률에 부합시킴으로써, 적층 제품(10)의 미적 및/또는 광학적 특성에 대해 보호성 코팅(17)의 존재에 의한 불리한 영향이 거의 또는 전혀 없다.
기능성 코팅(16)이 하나 이상의 적외선 반사 금속층을 갖는 저-방사율 코팅인 경우, 코팅 적층체의 방사율을 상승시키기 위해 보호성 코팅(17)을 부가하는 것은 기능성 코팅(16)의 열 적외선 반사 특성을 감소시킨다. 그러나, 코팅 적층체는 태양열 적외선 반사성을 유지한다.
보호성 코팅(17)은 임의의 통상적인 방법으로, 예를 들면, 이들로 한정되지는 않지만, 기능성 코팅을 적용하기 위해 전술한 방법들, 예를 들면, 욕조내(in-bath) 또는 욕조외(out-of-bath) CVD, MSVD 또는 졸-겔 방법 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 기능성 코팅을 갖는 기판은 산소-함유 대기에서 스퍼터링되어 산화 금속 보호성 코팅을 형성할 수 있는 하나 이상의 금속 전극, 예를 들면, 음극을 갖는 통상적인 MSVD 코팅 장치로 도입될 수 있다. 한 비-제한 태양으로, MSVD 장치는 알루미늄, 실리콘, 또는 알루미늄 또는 실리콘의 혼합물 또는 합금으로 된 음극을 하나 이상 포함할 수 있다. 음극은, 예를 들면, 5 내지 100 중량%의 알루미늄 및 95 내지 0 중량%의 실리콘, 예를 들면, 10 내지 100 중량%의 알루미늄 및 90 내지 0 중량%의 실리콘, 예를 들면, 35 내지 100 중량%의 알루미늄 및 0 내지 65 중량%의 실리콘, 예를 들면, 50 내지 80 중량%의 알루미늄 및 20 내지 50 중량%의 실리콘, 예를 들면, 70 중량%의 알루미늄 및 30 중량%의 실리콘일 수 있다. 또한, 음극(들)의 스퍼터링을 촉진하고/하거나 생성된 코팅의 굴절률 또는 내구성에 영향을 미치기 위해 알루미늄, 크로뮴, 하프늄, 이트륨, 니켈, 붕소, 인, 티탄 또는 지르코늄과 같은 다른 물질 또는 도판트도 또한 존재할 수 있다. 전술한 바와 같이, 보호성 코팅(17)은 하나 이상의 산화 금속 물질을 포함하는 단일층으로서, 또는 각각의 별도의 층이 하나 이상의 산화 금속 물질을 포함하는 별도의 층을 둘 이상 갖는 다층 코팅으로서 형성될 수 있다. 보호성 코팅(17)은 기능성 코팅 단독에 비해 코팅 적층체의 방사율을 상승시키기에 충분한 양으로 또는 충분한 두께로 적용될 수 있다. 한 태양에서, 보호성 코팅은 100 내지 50,000 Å 범위의 두께로 및/또는 코팅 적층체의 방사율을 약 0.3 이상, 예를 들면, 0.4 이상, 예를 들면, 0.5 이상으로 상승시키기 위해 적용될 수 있다.
기능성 코팅(16) 및/또는 보호성 코팅(17)은 기판이 목적하는 윤곽으로 굴곡되고 성형된 후에 평판 기판에 또는 기판에 적용될 수 있다.
코팅된 제 1 기판 및 비코팅된 제 2 기판을 절단하여 제 1 코팅 플라이 및 제 2 비코팅 플라이를 각각 제공할 수 있으며, 이들은 각각 목적하는 형태 및 목적하는 치수를 갖는다. 코팅 및 비코팅 플라이는 접합되고 세척되고 원하는 윤곽으로 굴곡되고 성형되어 접합될 제 1 및 제 2 플라이(12) 및 (20)을 각각 형성할 수 있다. 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자라면 인지할 수 있듯이, 측면채광창의 최종 형태는 다양한 자동차 제조업자간에 상이하므로, 코팅 및 비코팅 블랭크 및 플라이의 전체 형태는 이들이 삽입될 특정 차량에 따라 달라질 것이다.
코팅 및 비코팅 블랭크는 임의의 바람직한 공정을 이용하여 성형될 수 있다. 예를 들면, 블랭크는 미국 특허 제 5,286,271 호에 개시된 "RPR" 방법, 또는 미국 특허출원 제 09/512,852 호에 개시된 변형된 RPR 방법을 이용하여 성형될 수 있다. 도 2는 본 발명의 실시에 적합한 추가의 RPR 장치(30)를 도시하고 있으며, 다수의 이격된 용융로 컨베이어 롤(36)로 이루어진 용융로 컨베이어(34)를 갖는 용융로(32), 예를 들면, 복사열 용융로 또는 터널형 가마(tunnel Lehr)를 포함한다. 복사 가열기 코일과 같은 가열기가 용융로(32)의 길이를 따라 용융로 컨베이어(34) 위 및/또는 아래에 배치될 수 있으며, 용융로(32)의 길이를 따라 상이한 온도의 가열 대역을 형성하도록 조절될 수 있다.
성형 대역(50)은 용융로(32)의 방출 말단에 인접하여 위치할 수 있으며, 수직으로 이동하는 유연한 고리(52)를 갖는 하부의 주형(51), 및 다수의 롤(56)을 갖는 성형 대역 컨베이어(54)를 포함할 수 있다. 예정된 형태의 제거가능하거나 재구성가능한 성형 표면(60)을 갖는 상부의 진공 주형(58)은 하부의 주형(51) 위에 위치할 수 있다. 진공 주형(58)은 왕복 배열(61)에 의해 이동할 수 있다.
다수의 성형 이동 롤(64)을 갖는 이동 대역(62)은 성형 대역(50)의 방출 말단에 인접하여 위치할 수 있다. 이동 롤(64)은 성형 표면(60)의 횡방향 곡선에 실질적으로 상응하는 횡방향 상향 곡선을 가질 수 있다.
템퍼링 또는 냉각 대역(70)은 이동 대역(62)의 방출 말단에 인접하여 위치할 수 있으며, 냉각, 템퍼링 및/또는 열 강화를 위한 대역(70)을 통해 블랭크를 이동시키도록 다수의 롤(72)을 포함할 수 있다. 롤(72)은 이동 롤(64)과 실질적으로 동일한 횡방향 상향 곡선을 가질 수 있다.
과거에는, 기능성으로 코팅된 블랭크(기판)를 가열하는 것은 블랭크의 코팅면 및 비코팅면의 불균일한 가열을 야기하는 기능성 코팅(16)의 열 반사로 인해 어려움이 존재하였다. 미국 특허출원 제 09/512,852 호는 RPR 가열 방법을 변형하여 주로 블랭크의 비-기능성으로 코팅된 표면쪽으로 열을 공급함으로써 상기 문제를 해결하는 방법을 개시하고 있다. 본 발명에서는, 방사율을 증가시키는 보호성 코팅(17)을 침착시켜 동일하거나 실질적으로 동일한 가열 공정을 기능성으로 코팅된 블랭크 및 비-기능성으로 코팅된 블랭크 둘 다에 이용함으로써 상기 문제를 해결한다.
도 2에 도시되어 있듯이, 코팅 적층체(예를 들면, 기능성 코팅(16) 및 보호성 코팅(17))를 갖는 제 1 블랭크(80) 및 비-기능성으로 코팅된 제 2 블랭크(82)는 적층되기 전에 개별적으로 가열, 성형 및 냉각될 수 있다. "개별적으로 가열되는"이란 블랭크가 가열동안 하나가 다른 하나의 위에 적층되지 않음을 의미한다. 한 태양에서, 제 1 블랭크(80)는 가열 공정동안 용융로 컨베이어(34) 위에 배치되는데, 이때 보호성 코팅(17)은 아래쪽으로 향한다, 즉, 용융로 컨베이어 롤(36)과 접촉하게 된다. 보다 높은 방사율의 보호성 코팅(17)의 존재는 기능성 코팅(16)의 금속 층에 의한 열 반사 문제를 감소시키고, 제 1 블랭크(80)의 코팅 및 비코팅 면의 보다 균일한 가열을 촉진한다. 이에 의해 선행 가열 공정에서 흔히 일어나는 제 1 블랭크(80)의 컬링이 방지된다. 예시적인 한 태양에서, 블랭크는 약 10 내지 30 분의 시간동안 약 640 내지 704 ℃의 온도로 가열된다.
용융로(32)의 말단에서, 연화된 유리 블랭크는 코팅된(80) 것이든 비-코팅된(82) 것이든, 용융로(32)로부터 성형 대역(50)으로 및 하부의 주형(51) 위로 이동된다. 하부 주형(51)은 위쪽으로 이동하여, 유리 블랭크를 들어올려 열-연화된 유리 블랭크를 상부 주형(58)의 성형 표면(60)에 대해 압착하여 유리 블랭크를 성형 표면(60)의 형태, 예를 들면, 곡선에 맞춰지게 한다. 유리 블랭크의 상부 표면은 상부 주형(58)의 성형 표면과 접촉하며, 진공에 의해 제자리에 유지된다.
왕복 배열(61)은 상부 진공 주형(58)을 성형 대역(50)으로부터 이동 대역(62)으로 이동시키도록 작동되는데, 이때 성형된 유리 블랭크를 곡선형의 이동 롤(64) 위로 방출하도록 진공이 중단된다. 이동 롤(64)은 성형된 유리 블랭크를 임의의 통상적인 방법으로 템퍼링 또는 열 강화하기 위해 롤(72) 위로 및 냉각 대역(70) 내로 이동시킨다. 냉각 대역(70)에서는, 공기가 성형 유리 블랭크의 위아래로 향하여 유리 블랭크를 템퍼링 또는 열 강화시켜 제 1 및 제 2 플라이(12) 및 (20)를 형성한다. 고-방사율의 보호성 코팅(17)의 존재는 또한 냉각 대역(70)에서 코팅 블랭크(80)의 보다 균일한 냉각을 촉진한다.
또 다른 태양에서, 코팅 및 비코팅 블랭크는 가열되고/되거나 겹판으로 성형될 수 있다. 한 태양에서, 코팅 및 비코팅 블랭크는 보호성 코팅(17)과 함께 기능성 코팅(16)이 두 블랭크 사이에 위치하도록 배치될 수 있다. 이어서, 블랭크를 임의의 통상적인 방법으로 가열하고/하거나 성형할 수 있다. 보호성 코팅(17)은 산소 장벽으로 작용하여 산소가 기능성 코팅(16)내로 이동하여 여기에서 산소가 기능성 코팅(16)의 성분들, 예를 들면, 이로 한정되지는 않지만 금속(예를 들면, 은)과 반응하여 기능성 코팅(16)을 저하시키는 것을 감소 또는 방지하는 것으로 생각된다. 통상적인 한 방법으로, 겹판은 지지체위에 배치되고 블랭크를 목적하는 최종 윤곽으로 굴곡시키거나 성형시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 보호성 코팅(17)의 부재하에서, 전형적인 기능성 코팅된 블랭크는 기능성 코팅(16)의 성능 저하 없이, 약 2 분 이상 동안 약 1100 ℉(593 ℃) 이상으로 가열함(가열 주기동안 약 6 분 이상동안 900 ℉(482 ℃) 이상으로 가열함)을 갖는 가열 주기를 견딜 수 없다. 상기 성능 저하는 가시광선 투과율의 10% 이상의 감소와 함께 혼탁하거나 또는 황색 외관의 형태로 나타날 수 있다. 기능성 코팅(16) 중의 금속층, 예를 들면, 은 층은 기능성 코팅(16)내로 확산되는 산소와 또는 기능성 코팅(16)에 존재하는 산소와 반응할 수 있다. 그러나, 보호성 코팅(17)을 이용하면, 기능성 코팅된 블랭크가, 기능성 코팅(16)의 심각한 성능 저하 없이, 예를 들면, 가시광선 투과율의 5% 미만의 손실, 예를 들면, 3% 미만의 손실, 예를 들면, 2% 미만의 손실, 예를 들면, 1% 미만의 손실, 예를 들면, 가시광선 투과율의 손실없이, 5 내지 15 분의 시간동안, 예를 들면, 5 내지 10 분, 예를 들면, 5 내지 6 분동안 1100 ℉(593 ℃) 이상의 온도로 가열되는(가열 주기동안 10 내지 20 분, 예를 들면, 10 내지 15 분, 예를 들면, 10 내지 12 분동안 900 ℉(482 ℃) 이상으로 가열됨) 가열 주기를 견딜 수 있게 될 것이다.
본 발명의 적층 제품(10)을 제조하기 위해, 코팅된 유리 플라이(12)에 비-코팅 플라이(20)의 실직적으로 상보적인 내부 주표면(22)을 향하는 코팅된 내부 주표면(14)이 배치되고 중합체 층(18)에 의해 그로부터 분리된다. 코팅(16) 및/또는 보호성 코팅(17)의 일부분, 예를 들면, 약 2 ㎜ 폭의 밴드를 적층 전에 제 1 플라이(12)의 둘레 주위로부터 제거할 수 있다. 적층된 측면채광창의 비-코팅된 주변 에지 영역을 은폐하고/하거나 차량 내부의 승객에게 추가의 차광을 제공하기 위해 플라이(12) 또는 (20)의 하나 또는 둘 다 위에, 예를 들면, 제 1 플라이(12)의 외부 표면(13) 위에 세라믹 밴드(90)가 제공될 수 있다. 제 1 플라이(12), 중합체 층(18) 및 제 2 플라이(20)는 본 발명의 적층 측면채광창(10)을 형성하기 위해, 임의의 통상적인 방법으로, 예를 들면, 미국 특허 제 3,281,296 호; 제 3,769,133 호; 및 제 5,250,146 호에 개시된 바와 같은 방법(이로 제한하는 것으로 간주해서는 안된다)으로 서로 적층될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 에지 실런트(26)를 측면채광창(10)의 에지에 적용할 수 있다.
본 발명의 적층 측면채광창(10)을 제조하는 상기 방법이 RPR 장치 및 방법을 이용하지만, 본 발명의 측면채광창(10)은 다른 방법, 예를 들면, 미국 특허 제 4,661,139 호; 제 4,197,108 호; 제 4,272,274 호; 제 4,265,650 호; 제 4,508,556 호; 제 4,830,650 호; 제 3,459,526 호; 제 3,476,540 호; 제 3,527,589 호; 및 제 4,579,577 호에 개시된 수평 압착 굴곡 방법과 같은 다른 방법으로 제조할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 특징을 포함하는 일체형 제품(100), 특히 일체형 자동차 투명유리를 예시한 것이다. 제품(100)은 제 1 주표면(104) 및 제 2 주표면(106)을 갖는 기판 또는 플라이(102)를 포함한다. 기능성 코팅(108)은 제 1 주표면(104)의 표면 영역의 적어도 일부분, 예를 들면, 대부분, 예를 들면, 전체 위에 형성될 수 있다. 본 발명의 보호성 코팅(110)은 기능성 코팅(108)의 표면 영역의 적어도 일부분, 예를 들면, 대부분, 예를 들면, 전체 위에 형성될 수 있다. 기능성 코팅(108) 및 보호성 코팅(110)은 전술한 바와 같은 임의의 바람직한 방법으로 형성될 수 있다. 기능성 코팅(108) 및 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)를 한정한다. 코팅 적층체(112)는 다른 코팅 층 또는 필름, 예를 들면, 이들로 한정되지는 않지만, 통상적인 색 은폐 층 또는 나트륨 이온 확산 장벽 층 등을 포함할 수 있다. 선택적인 중합체 층(113), 예를 들면, 전술한 바와 같은 하나 이상의 중합체 물질을 포함하는 중합체 층(113)을 임의의 바람직한 방법으로 보호성 코팅(110) 위에 침착시킬 수 있다.
플라이(102)는 플라이(12), (20)에 대해 전술한 바와 같은 임의의 바람직한 물질로 이루어질 수 있으며, 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다. 일체형 자동차 측면채광창으로 사용하기 위한 한 비-제한 태양에서, 플라이(102)는 20 ㎜ 이하, 예를 들면, 약 10 ㎜ 미만, 예를 들면, 약 2 내지 약 8 ㎜, 예를 들면, 약 2.6 내지 약 6 ㎜의 두께를 가질 수 있다.
기능성 코팅(108)은 기능성 코팅(16)에 대해 전술한 바와 같이 임의의 바람직한 유형 또는 두께를 가질 수 있다. 한 태양에서, 기능성 코팅(108)은 약 600 내지 약 2400 Å의 두께를 갖는 일사 조절 코팅이다.
보호성 코팅(110)은 보호성 코팅(17)에 대해 전술한 바와 같이, 임의의 바람직한 물질로 이루어지고 임의의 바람직한 구조를 가질 수 있다. 본 발명의 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)의 방사율을 기능성 코팅(108) 단독의 방사율에 비해 증가시키기에, 예를 들면, 상당히 증가시키기에 충분한 양으로 형성될 수 있다. 예시적인 한 일체형 제품에 있어서, 보호성 코팅(110)은 1 ㎛ 이상, 예를 들면, 1 내지 5 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 한 태양에서, 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)의 방사율을 기능성 코팅(108) 단독인 경우의 방사율에 비해 2배 이상 증가시킨다(즉, 기능성 코팅(108)의 방사율이 0.05인 경우, 보호성 코팅(110)의 부가는 생성된 코팅 적층체(112)의 방사율을 0.1 이상으로 증가시킨다). 또 다른 태양으로, 보호성 코팅(110)은 방사율을 5배 이상, 예를 들면, 10배 이상 증가시킨다. 또 다른 태양에 있어서, 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)의 방사율을 0.5 이상, 예를 들면, 0.6 이상, 예를 들면, 약 0.5 내지 약 0.8 범위로 증가시킨다.
코팅 적층체(112)의 방사율을 증가시키면 기능성 코팅(108)의 태양 에너지 반사율(예를 들면, 700 내지 2100 ㎚ 범위의 전자기 에너지의 반사율)은 유지되지만, 기능성 코팅(108)의 열 에너지 반사 능력(예를 들면, 5000 내지 25,000 ㎚ 범위의 전자기 에너지의 반사율)은 감소된다. 보호성 코팅(110)을 형성함으로써 기능성 코팅(108)의 방사율을 증가시키면 또한 적층 제품에 대한 논의에서 전술한 바와 같이 가공시 코팅 기판의 가열 및 냉각 특성이 개선된다. 보호성 코팅(110)은 또한 기능성 코팅(108)을 취급, 저장, 수송 및 가공 중의 기계적 및 화학적 손상으로부터 보호한다.
보호성 코팅(110)은 상기 코팅이 침착되는 플라이(102)의 굴절률과 동일하거나 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는다. 예를 들면, 플라이(102)가 1.5의 굴절률을 갖는 유리인 경우, 보호성 코팅(110)은 2 미만, 예를 들면, 1.3 내지 1.8, 예를 들면, 1.5 ± 0.2의 굴절률을 가질 수 있다. 추가로, 또는 대안적으로, 보호성 코팅(110)은 중합체 층(113)의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 가질 수 있다.
보호성 코팅(110)은 임의의 두께를 가질 수 있다. 한 일체형 태양에서, 보호성 코팅(110)은 제품(100)의 외관에서 색 변화를 감소시키거나 방지하기 위해 1 ㎛ 이상의 두께를 가질 수 있다. 보호성 코팅(110)은 5 ㎛ 미만, 예를 들면, 1 내지 3 ㎛ 범위의 두께를 가질 수 있다. 한 태양에서, 보호성 코팅(110)은 자동차용 투명유리로 사용되기 위해 1000 회전 당 2% 미만의 광택 손실하에 통상적인 ANSI/SAE 26.1-1996 시험을 통과하기에 충분히 두꺼울 수 있다. 보호성 코팅(110)은 기능성 코팅(108)의 표면을 가로질러 균일한 두께일 필요는 없으며, 높고 낮은 부위 또는 영역들을 가질 수 있다.
보호성 코팅(110)은 전술한 바와 같은 하나 이상의 산화 금속 물질을 포함하는 단일 층일 수 있다. 또는, 보호성 코팅(110)은 전술한 바와 같은 둘 이상의 코팅층을 갖는 다층 코팅일 수 있다. 각각의 코팅층은 하나 이상의 산화 금속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 한 태양으로, 보호성 코팅(110)은 산화 알루미늄을 포함하는 제 1 층 및 산화 규소를 포함하는 제 2 층을 포함할 수 있다. 개개의 코팅층은 전술한 바와 같이 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다.
코팅 적층체(112)를 갖는 기판은 접합 제품의 코팅 블랭크를 가열하는 방법에 대해 전술한 바와 같이 임의의 바람직한 방법으로 가열되고/되거나 성형될 수 있다.
선택적인 중합체 층(113)은 중합체 층(18)에 대해 전술한 바와 같은 하나 이상의 중합체 성분을 포함할 수 있다. 중합체 층(113)은 임의의 바람직한 두께를 가질 수 있다. 하나의 비-제한 태양으로, 중합체 층(113)은 100 Å 이상, 예를 들면, 500 Å 이상, 예를 들면, 1000 Å 이상, 예를 들면, 1 ㎜ 이상, 예를 들면, 10 ㎜ 이상, 예를 들면, 100 Å 내지 10 ㎜ 범위의 두께를 가질 수 있다. 중합체 층(113)은 영구층(즉, 제거되는 것이 아님)일 수 있거나, 또는 일시적인 층일 수 있다. "일시적인 층"이란 층이 후속의 가공 단계에서 제거되는 것, 예를 들면, 연소 또는 용매로 세척함으로써 제거할 수 있는(이로 한정되지는 않는다) 것을 의미한다. 중합체 층(113)은 임의의 통상적인 방법으로 형성될 수 있다.
일체형 제품(100)은 특히 자동차 투명유리로 유용하다. 본원에서 사용된 바와 같이, "자동차 투명유리"란 용어는 자동차 측면채광창, 백 라이트, 문루프, 선루프 등을 말한다. "투명유리"는 임의의 바람직한 수준, 예를 들면, 0 내지 100%의 가시광선 투과율을 가질 수 있다. 가시 영역의 경우, 가시광선 투과율을 바람직하게는 70%보다 크다. 비-가시 영역의 경우, 가시광선 투과율은 70% 미만일 수 있다.
기능성 코팅(108)만을 갖는 플라이(102)를 자동차 투명유리, 예를 들어, 측면채광창으로 사용하는 경우, 저-방사율 기능성 코팅(108)은 자동차내로 통과하는 태양 에너지를 감소시킬 수 있으나, 또한 자동차 내부에 열 에너지를 유폐하는 온실 효과를 촉진할 수 있다. 본 발명의 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)의 한 면 위에 저-방사율 기능성 코팅(108)(예를 들면, 0.1 이하의 방사율) 및 다른쪽 면 위에 고-방사율 보호성 코팅(110)(예를 들면, 0.5 이상의 방사율)을 갖는 코팅 적층체(112)를 제공함으로써 상기 문제를 해결한다. 기능성 코팅(108)의 태양열 반사 금속층은 자동차의 내부안으로 통과하는 태양 에너지를 감소시키며, 고-방사율 보호성 코팅(110)은 온실 효과를 감소시키고 자동차 내부의 열 에너지를 제거시킨다. 또한, 층(110)(또는 층(17))은 전자기 스펙트럼의 UV, IR 및/또는 가시 영역 중 하나 이상에서 태양열을 흡수할 수 있다.
도 3과 관련하여, 제품(100)은 보호성 코팅(110)이 자동차의 제 1 측면(114)을 향하고 플라이(102)가 자동차의 제 2 측면(116)을 향하도록 자동차에 배치될 수 있다. 제 1 측면(114)이 차량의 외부를 향하는 경우, 코팅 적층체(112)는 기능성 코팅(108)에 존재하는 반사층으로 인해 태양 에너지를 반사할 것이다. 그러나, 코팅 적층체(112)의 고-방사율, 예를 들면, 0.5보다 큰 방사율로 인해, 적어도 일부의 열 에너지가 흡수될 것이다. 코팅 적층체(112)의 방사율이 높을수록, 더 많은 열에너지가 흡수될 것이다. 보호성 코팅(110)은 코팅 적층체(112)에 증가된 방사율을 제공하는 것 이외에, 덜 내구성인 기능성 코팅(108)을 기계적 및 화학적 손상으로부터 또한 보호한다. 선택적인 중합체 층(113)도 기계적 및/또는 화학적 내구성을 제공할 수 있다.
또는, 제 1 측면(114)이 차량의 내부를 향하는 경우, 제품(100)은 기능성 코팅(108)중의 금속층으로 인해 여전히 태양열 반사를 제공할 것이다. 그러나, 보호성 코팅(110)의 존재는 열에너지를 흡수함으로써 열 에너지 반사를 감소시켜 열 에너지가 차 내부를 가열하여 온도를 상승시키는 것을 방지하고 온실 효과를 감소시킨다. 차량 내부로부터의 열 에너지는 보호성 코팅(110)에 의해 흡수되며 차량 내부로 다시 반사되지 않는다.
본 발명의 코팅 적층체는 자동차 투명유리에 특히 유용하지만, 자동차용으로만 제한되는 것으로 간주해서는 안된다. 예를 들면, 코팅 적층체는 통상적인 절연 유리(IG) 유니트에 혼입될 수 있다, 예를 들면, IG 유니트를 형성하는 유리 시트중 하나의 표면, 내부 또는 외부 표면 위에 제공될 수 있다. 공기층에서 내부 표면 위에 제공되는 경우, 코팅 적층체는 외부 표면위에 존재하는 경우만큼 기계적 및/또는 화학적으로 내구성일 필요는 없다. 또한, 코팅 적층체는 미국 특허 제 4,081,934 호에 개시된 바와 같이 적절히 조정할 수 있는 창에 사용될 수 있다. 창의 외부 표면위에 제공되는 경우, 보호성 코팅은 기능성 코팅을 기계적 및/또는 화학적 손상으로부터 보호할 만큼 충분히 두꺼워야 한다. 본 발명은 또한 일체형 창으로 사용될 수 있다.
본 발명을 하기 실시예로 예시하나, 이들 실시예는 본 발명을 그 세부사항으로 제한하는 것으로 간주해서는 안된다. 하기 실시예, 및 명세서 전체에 걸쳐 모든 부 및 퍼센트는 달리 언급하지 않는 한, 중량 기준이다.
본 발명의 다양한 보호성 코팅을 갖는 기능성 코팅들의 여러 샘플을 제조하고, 내구성, 테이버 마모후 발생된 산란광 헤이즈 및 방사율에 대해 시험하였다. 기능성 코팅은 기계적 또는 광학적 성질에 대해 최적화하지 않았으며, 단순히 본 발명의 보호성 코팅을 갖는 기능성으로 코팅된 기판의 상대적 성질, 예를 들면, 내구성, 방사율 및/또는 헤이즈를 예시하기 위해 사용하였다. 상기 기능성 코팅을 제조하는 방법은, 예를 들면, 미국 특허 제 4,898,789 호 및 제 6,010,602 호에 개시되어 있지만, 이들로 제한되는 것으로 간주해서는 안된다.
하기에 기술하는 바와 같은 상이한 기능성 코팅(일반적인 소다-석회 투명 유리 상에)을 본 발명의 특징을 포함하며 300 Å 내지 1.5 ㎛ 범위의 두께를 갖는 산화 알루미늄 보호성 코팅으로 표면코팅함으로써 시험 샘플을 제조하였다. 시험에 사용된 기능성 코팅은 높은 태양열 적외선 반사율 및 특징적인 낮은 방사율을 가지며, 주석산 아연 및 은의 교번 층을 마그네트론 스퍼터링 진공 증착(MSVD)에 의해 증착시켜 달성된 다층 간섭 박막으로 이루어진다. 하기에서 논의하는 샘플의 경우, 전형적으로 2개의 은 층 및 3개의 주석산 아연 층이 기능성 코팅에 존재하였다. 산화 아연 주석산염 층의 MSVD 증착 동안의 산화로부터 은 층을 보호하고 유리 기판을 굴곡시키기 위한 가열을 견디기 위해 얇은 티탄 금속 프라이머 층도 또한 기능성 코팅에 은 층의 상부에 사용된다. 하기의 실시예에 사용된 2개의 기능성 코팅은 다층 코팅의 가장 외부의 박층에서 주로 차이가 나는데, 하나는 금속성 Ti이고 다른 하나는 산화물 TiO2이다. Ti 또는 TiO2 외부층의 두께는 10 내지 100 Å 범위이다. 동일하게 적용되지만 제조되지는 않은 대체 예는 Ti 또는 TiO2 외부층 또는 상이한 금속성 또는 산화물 외부층을 갖지 않는 기능성 코팅이다. 얇은 Ti 외부층을 갖는 예에 사용된 기능성 코팅은 가열 후에 청색 반사를 나타내며 TiO2 외부층을 갖는 기능성 코팅은 가열후 녹색 반사를 나타낸다. 본 발명의 보호성 코팅으로 보호될 수 있는, 가열후 기능성 코팅의 다른 결과적인 색 반사는 기능성 코팅의 개개의 은 및 주석산 아연 층의 두께를 변화시킴으로써 달성될 수 있다.
하기 예에 대한 얇거나 두꺼운 산화 알루미늄 보호성 코팅은 특히 3개의 표적 중 2개를 작동시키도록 변형된 에어코(Airco) ILS 1600에서 Al의 중간-주파수의 양극성 펄스 이중 마그네트론 반응 스퍼터링에 의해 침착시켰다. 동력은 DC 공급을 양극성의 펄스 공급으로 전환시키는, 어드밴스드 에너지(Advanced Energy, AE) 피나클(Pinnacle, 등록상표) 듀얼 DC 동력 공급 및 아스트랄(Astral, 등록상표) 스위칭 부속품에 의해 제공되었다. 기능성 코팅을 갖는 유리 기판을 산소 반응성 산소/아르곤 대기를 갖는 에어코 ILS 1600 MSVD 코팅기에 도입하였다. 2개의 알루미늄 음극을 다양한 시간 동안 스퍼터링하여 기능성 코팅 위에 상이한 두께의 산화 알루미늄 코팅을 달성하였다.
3개의 샘플 쿠폰(샘플 A 내지 C)을 제조하고 다음과 같이 평가하였다:
샘플 A - 펜실바니아주 피츠버그의 피피지 인더스트리즈, 인코포레이티드에서 상업적으로 시판하는 2 ㎜ 두께의 투명 플로트 유리의 4 인치 x 4 인치(10 ㎝ x 10 ㎝) 조각.
샘플 B - MSVD(전술한 바와 같다)에 의해 생성된 녹색 반사를 갖는 약 1600 Å 두께의 실험적인 저-방사율 기능성 코팅을 갖는 2 ㎜ 두께의 투명 유리 쿠폰의 4 in x 4 in(10 ㎝ x 10 ㎝) 조각 및 대조용 샘플로서 비-보호용 산화 알루미늄 보호성 코팅을 사용하였다.
샘플 C - MSVD에 의해 생성된 청색 반사를 갖는 약 1600 Å 두께의 실험적 기능성 코팅을 가지며, 또한 기능성 코팅 위에 침착된 본 발명의 1.53 ㎛ 두께의 산화 알루미늄(Al2O3) 보호성 코팅을 갖는 2 ㎜ 두께의 유리 쿠폰의 4 인치 x 4 인치(10 ㎝ x 10 ㎝) 조각.
이어서, 복제 샘플 A 내지 C를 표준 테이버 마모 시험(ANSI/SAE 26.1-1996)에 따라 시험하고 결과를 도 4에 나타내었다. 디지털화 및 상 분석 소프트웨어를 사용하여 ㎛2 면적으로 모든 스크래치의 총 스크래치 길이를 현미경으로 측정함으로써, 주어진 횟수의 주기동안 테이버 후 스크래치 밀도(SD) 측정치를 측정하였다. 샘플 C(보호성 코팅된) 쿠폰은 샘플 B(기능성으로 코팅된) 쿠폰보다 낮은 스크래치 밀도를 나타내었다. 샘플 C 쿠폰은 샘플 A의 비코팅 유리 쿠폰과 대략 동일한 내구성을 나타내었다. 테이버 결과는 "침착된" 보호성 코팅에 대해 수득하였다, 즉, 코팅 유리 쿠폰은 보호성 코팅의 MSVD 증착후 후-가열되지 않았다. 스크래치 밀도 결과는 가열된 코팅 적층체의 증가된 밀도로 인해 코팅 기판의 가열시 개선되어야(즉, 몇회의 테이버 주기동안 스크래치 밀도가 감소되어야 한다) 할 것으로 예상된다. 예를 들면, 코팅 기판은 주위 온도에서 640 내지 704 ℃ 범위의 최대 온도로 가열되고, 약 10 내지 약 30 분의 시간에 걸쳐 냉각될 수 있다.
도 5는 전술한 바와 같은 복제 샘플 A 및 C에 대한 평균 산란광 헤이즈 대 테이버 주기(ANSI/SAE 26.1-1996에 따름)를 나타낸다. 샘플 A는 대조용으로 사용되는 비코팅 유리이다. 결과는, 1000 주기후 샘플 C에 나타나는 헤이즈가, 자동차 창유리 안전성에 대해 ANSI에 규정된 허용되는 최소치인 2%에 근접함을 나타낸다. 보호성 코팅의 내구성에서의 적당한 개선은 자동차용 창유리에 대한 ANSI 안전성 규정을 초과하여, 1000회의 테이버 주기 후에 2% 미만의 헤이즈를 야기할 것으로 예상된다.
도 6은 2개의 상이한 기능성 코팅 위에 상이한 MSVD 공정 진공 압력에서 침착된 본 발명의 보호 표면코팅의 효과를 나타낸 것이다. 도 6에 나타낸 샘플은 하기의 코팅들이 그 위에 침착된, 투명 플로트 유리의 2 ㎜ 두께의 쿠폰이다:
샘플 D - 대조용 샘플; 통상적으로 보호성 코팅을 갖지 않는 1600 Å 두께의 청색 반사 기능성 코팅.
샘플 E - 대조용 샘플; 통상적으로 보호성 코팅을 갖지 않는 1600 Å 두께의 녹색 반사 기능성 코팅.
샘플 F(HP) - 샘플 D의 기능성 코팅 및 8 ㎛의, 산소 및 아르곤의 MSVD 공정 진공 압력에서 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
샘플 F(LP) - 샘플 D의 기능성 코팅 및 4 ㎛의, 산소 및 아르곤의 MSVD 공정 진공 압력에서 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
샘플 G(HP) - 샘플 E의 기능성 코팅 및 8 ㎛의, 산소 및 아르곤의 MSVD 공정 진공 압력에서 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
샘플 G(LP) - 샘플 E의 기능성 코팅 및 4 ㎛의, 산소 및 아르곤의 MSVD 공정 진공 압력에서 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
도 6에 도시된 바와 같이, 보호성 코팅의 두께가 증가함에 따라 코팅 적층체의 방사율도 또한 증가한다. 약 1.5 ㎛의 보호성 코팅 두께에서, 코팅 적층체는 약 0.5보다 큰 방사율을 나타내었다.
도 7은 전술한 샘플 F(HP), F(LP), G(HP) 및 G(LP)에 대해 10회 주기의 테이버 마모 후 스크래치 밀도 측정치의 결과를 나타낸 것이다. 보호성 코팅을 갖지 않는 대조용 기능성 샘플 D 및 E는 거의 약 45 내지 50 ㎜-1의 초기 스크래치 밀도를 나타내었다. 도 7에 나타난 바와 같이, 본 발명의 보호성 코팅의 적용(심지어 거의 약 800 Å 미만)은 생성된 코팅 적층체의 내구성을 개선시킨다.
도 8은 300 Å, 500 Å 및 700 Å 두께의 산화 알루미늄 보호성 코팅을 갖는 청색 또는 녹색 반사 기능성 코팅의 하기 샘플들에 대한 10회 주기의 테이버 마모후 스크래치 밀도 측정치의 결과를 나타낸 것이다:
샘플 H - 샘플 D의 기능성 코팅 및 MSVD에 의해 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
샘플 I - 샘플 E의 기능성 코팅 및 MSVD에 의해 전술한 바와 같이 스퍼터 증착된 산화 알루미늄 보호성 코팅.
도 8의 우측면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 코팅 적층체를 가열하면 코팅 적층체의 내구성이 개선된다. 도 8의 우측면의 코팅은 1300 ℉ 오븐에 3 분간 넣어서 가열한 다음 꺼내고, 400 ℉ 오븐에 5 분간 넣은 후에 코팅된 샘플을 꺼내고 주위 조건하에서 냉각시켰다.
당해 분야에 숙련된 자들이라면 전술한 설명에 개시된 개념으로부터 벗어나지 않고 본 발명에 변형을 행할 수 있음을 쉽게 인지할 것이다. 예를 들면, 접합 제품의 바람직한 태양에서는 하나의 플라이만이 기능성 코팅을 포함하지만, 본 발명은 또한 기능성 코팅을 갖는 두 개의 플라이, 또는 기능성 코팅을 갖는 하나의 플라이와 비-기능성 코팅, 예를 들면, 광촉매성 코팅을 갖는 다른 플라이를 가지고 실시될 수 있음을 주지해야 한다. 또한, 당해 분야에 통상의 기술을 가진 자가 인지하듯이, 전술한 바람직한 운전 파라미터들은, 필요한 경우, 상이한 기판 물질 및/또는 두께에 대해 조정될 수 있다. 따라서, 본원에 상세하게 기술된 특정 태양들은 예시적인 것일 뿐이며, 첨부한 청구의 범위 및 그의 임의의 모든 등가물 전체에 해당하는 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니다.

Claims (47)

  1. 제 1 주표면을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 주표면의 적어도 일부분 위에 형성된 것으로, 하나 이상의 산화 금속-함유 코팅 필름 및 하나 이상의 적외선 반사 금속 필름을 포함하고, 전기 전도성 코팅, 일사 조절 코팅, 0 초과 0.4 미만의 방사율을 갖는 코팅, 및 반사 기능성 코팅으로부터 선택된 기능성 코팅;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성되고 100Å 내지 5㎛ 범위의 두께를 갖는 것으로, 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함하되, 제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하고, 제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 보호성 코팅(상기 기능성 코팅과 보호성 코팅은 코팅 적층체를 한정한다);
    제 2 기판; 및
    중합체 물질의 굴절률에 대해 ± 0.2 범위의 굴절률을 갖는 보호성 코팅과 제 2 기판 사이에 위치한 중합체 물질을 포함하는, 적층 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 기판 중 적어도 하나가 유리, 플라스틱, 금속, 세라믹 및 그의 혼합물로부터 선택되는 제품.
  3. 제 1 항에 있어서,
    적층 제품이 자동차 투명유리인 제품.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기능성 코팅이 0초과 0.1 이하 범위의 방사율을 갖는 제품.
  5. 제 1 항에 있어서,
    보호성 코팅이 코팅 적층체의 방사율을 0.3 이상이 되도록 증가시키는 제품.
  6. 제 1 항에 있어서,
    보호성 코팅이 중합체 물질의 굴절률에 대해 ± 0.1 범위 이내의 굴절률을 갖는 제품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    중합체 물질이 폴리비닐, 폴리우레탄, 폴리에스터, 아크릴 및 에폭시 중합체로부터 선택된 하나 이상의 중합체를 포함하는 제품.
  8. 제 1 항에 있어서,
    보호성 코팅이 불균일한 두께를 갖는 제품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 및 제 2 기판이 유리를 포함하고, 기능성 코팅이 일사 조절 코팅을 포함하고, 중합체 물질이 폴리비닐 뷰티랄을 포함하며, 보호성 코팅이 1.5 ± 0.1 범위의 굴절률을 갖는 제품.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제 1 항에 있어서,
    제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하는 제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    제 1 층이 50Å 내지 1㎛ 범위의 두께를 갖는 제품.
  14. 제 13 항에 있어서,
    제 1 층이 100Å 내지 250Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  15. 제 1 항에 있어서,
    제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 제품.
  16. 제 15 항에 있어서,
    제 2 층이 50Å 내지 2,000Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  17. 제 16 항에 있어서,
    제 2 층이 300Å 내지 500Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  18. 기판;
    상기 기판의 적어도 일부분 위에 형성되고, 전기 전도성 코팅, 일사 조절 코팅, 0 초과 0.4 미만의 방사율을 갖는 코팅, 및 반사 기능성 코팅으로부터 선택된 기능성 코팅;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성되고 100Å 내지 5㎛ 범위의 두께를 갖는 것으로, 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함하고, 제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하고, 제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 보호성 코팅(상기 기능성 코팅과 보호성 코팅은 코팅 적층체를 한정한다); 및
    상기 보호성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성된 중합체 물질을 포함하는 일체형 제품으로서,
    보호성 코팅이 중합체 물질의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 일체형 제품.
  19. 제 18 항에 있어서,
    일체형 제품이 자동차 투명유리인 제품.
  20. 제 18 항에 있어서,
    기능성 코팅이 0.1 이하의 방사율을 갖는 제품.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 제 18 항에 있어서,
    보호성 코팅이 1㎛ 내지 5㎛ 범위의 두께를 갖는 제품.
  24. 제 18 항에 있어서,
    보호성 코팅이 내부층(interlayer) 물질의 굴절률의 ± 0.2 이내의 굴절률을 갖는 제품.
  25. 삭제
  26. 제 18 항에 있어서,
    제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하는 제품.
  27. 제 26 항에 있어서,
    제 1 층이 50Å 내지 1㎛ 범위의 두께를 갖는 제품.
  28. 제 27 항에 있어서,
    제 1 층이 100Å 내지 250Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  29. 제 18 항에 있어서,
    제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 제품.
  30. 제 29 항에 있어서,
    제 2 층이 50Å 내지 2,000Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  31. 제 30 항에 있어서,
    제 2 층이 300Å 내지 500Å 범위의 두께를 갖는 제품.
  32. 제 18 항에 있어서,
    중합체 물질이 폴리비닐 뷰티랄을 포함하는 제품.
  33. 제 18 항에 있어서,
    보호성 코팅이 불균일한 두께를 갖는 제품.
  34. 제 1 주표면을 갖는 제 1 기판;
    상기 제 1 주표면의 적어도 일부분 위에 형성되고, 전기 전도성 코팅, 일사 조절 코팅, 0 초과 0.4 미만의 방사율을 갖는 코팅, 및 반사 기능성 코팅으로부터 선택된 기능성 코팅;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 형성되어 코팅 적층체를 형성하는 것으로, 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함하되, 제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하고, 제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 보호성 코팅;
    제 2 기판; 및
    제 1 및 제 2 기판 사이에 배치된 중합체 물질을 포함하는 적층 제품으로서,
    보호성 코팅이 중합체 물질의 굴절률과 실질적으로 동일한 굴절률을 갖는 적층 제품.
  35. 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판의 적어도 일부분 위에 기능성 코팅을 제공하는 단계;
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 보호성 코팅을 제공하는 단계; 및
    상기 보호성 코팅의 적어도 일부분 위에 하나 이상의 중합체 물질을 제공하는 단계를 포함하는, 적층 제품의 제조 방법으로서,
    상기 기능성 코팅이 전기 전도성 코팅, 일사 조절 코팅, 0 초과 0.4 미만의 방사율을 갖는 코팅, 및 반사 기능성 코팅으로부터 선택되고,
    상기 보호성 코팅이 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함하되, 제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하고, 제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하고,
    상기 보호성 코팅과 상기 중합체 물질이 실질적으로 동일한 굴절률을 갖도록 보호성 코팅과 중합체 물질을 선택하는 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    중합체 물질이 폴리비닐 뷰티랄을 포함하고, 보호성 코팅이 1.5 ± 0.2의 굴절률을 갖는 방법.
  37. 삭제
  38. 제 35 항에 있어서,
    보호성 코팅이 100Å 내지 5㎛ 범위의 두께를 갖는 방법.
  39. 제 35 항에 있어서,
    제 2 기판을 제공하는 단계;
    중합체 물질에 의해 제 1 및 제 2 기판을 서로 적층시킴을 포함하는 방법.
  40. 제 1 기판을 제공하는 단계;
    상기 제 1 기판의 적어도 일부분 위에 기능성 코팅을 형성하는 단계; 및
    상기 기능성 코팅의 적어도 일부분 위에 보호성 코팅을 형성하는 단계를 포함하는, 적층 기판의 제조 방법으로서,
    상기 기능성 코팅이 전기 전도성 코팅, 일사 조절 코팅, 0 초과 0.4 미만의 방사율을 갖는 코팅, 및 반사 기능성 코팅으로부터 선택되고,
    상기 보호성 코팅이 기능성 코팅 위에 형성된 제 1 층 및 제 1 층 위에 형성된 제 2 층을 포함하되, 제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하고, 제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 50중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 50중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 방법.
  41. 제 40 항에 있어서,
    제 1 층이 100중량%의 알루미나, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 알루미나 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 실리카를 포함하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    제 1 층이 50Å 내지 1㎛ 범위의 두께를 갖는 방법.
  43. 제 42 항에 있어서,
    제 1 층이 100Å 내지 250Å 범위의 두께를 갖는 방법.
  44. 제 40 항에 있어서,
    제 2 층이 100중량%의 실리카, 또는 70중량% 초과 100중량% 미만의 실리카 및 30중량% 미만 0중량% 초과의 알루미나를 포함하는 방법.
  45. 제 44 항에 있어서,
    제 2 층이 50Å 내지 2,000Å 범위의 두께를 갖는 방법.
  46. 제 45 항에 있어서,
    제 2 층이 300Å 내지 500Å의 두께를 갖는 방법.
  47. 제 40 항에 있어서,
    제 2 기판을 제공하는 단계;
    제 1 기판 위에 제 2 기판을 배치하되, 상기 기능성 코팅을 상기 기판들 사이에 위치시키는 단계; 및
    기판을 가열하여 기판을 목적하는 형태로 굴곡시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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