KR101286832B1 - 반사성 제품 - Google Patents

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Abstract

반사성 제품, 예컨대 태양 거울은 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 고투명성 기판을 포함한다. 상기 표면들 중 하나, 예컨대 제 2 주표면(또는, 대안적으로, 제 1 주표면)의 적어도 일부 위에 하나 이상의 반사성 코팅이 형성된다. 반사성 코팅은 하나 이상의 금속성 층을 포함한다. 상기 제 2 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 캡슐화 구조물이 형성될 수 있다.

Description

반사성 제품{REFLECTIVE ARTICLE}
본 발명은 일반적으로 코팅된 기판에 관한 것으로서, 하나의 특정한 실시양태에서, 전자기 복사선, 예컨대 태양 전자기 복사선의 반사에 특히 유용한 코팅된 유리 기판에 관한 것이다.
화석계 연료의 비용 상승에 따라, 태양열 발전이 상업적으로 더 무난하고 경제적으로 실용적인 에너지원이 되어 가고 있다. 하나의 공지된 적용은 발전을 위해 태양열을 집중시키는데 거울을 사용한다. 태양 복사선에 높은 반사율을 갖는 거울이 "고집광 태양열 발전(concentrated solar thermal power)" 설비에 사용된다. 이러한 설비에 사용되는 몇 가지 상이한 거울 기하배열이 있다. 통상적인 한 시스템은 초점(focus) 선을 따라 위치한 관으로 태양 에너지를 집중시키는 만곡된 포물선형 태양 거울을 사용한다. 관 속의 열 전송 매질이 흡수된 열 에너지를 발전기 스테이션으로 운반하며 거기서 열 에너지가 발전에 사용된다. 다른 통상적인 시스템은 다수의 편평한 태양 거울이 태양 에너지를 탑의 특정 위치로 향하게 하는 태양 탑을 사용한다. 집광된 태양 에너지에 의해 생성된 열은 작업 유체, 예컨대 나트륨으로 전송되며, 가열된 작업 유체가 발전에 사용된다.
이러한 거울의 다른 적용은 "고집광 광전 변환 발전(concentrated photovoltaics; CPV)"을 위한 것이다. 이 용도에서, 거울들은 태양 에너지를 고효율 광전변환(PV) 디바이스에 집광시키며, 이로써 디바이스당 에너지 출력을 향상시킨다.
이들 공지된 시스템에서는, 태양 에너지를 가능한 한 많이 반사하는 거울이 바람직하다. 또한, 거울의 잦은 교체를 막기 위해 상업적 수명이 가능한 한 긴 거울이 바람직하다.
통상적인 거울 기술은 질산은 용액으로부터 은을 유리 기판 상에 침전시키는 습식 화학 적용 공정을 이용한다. 이 공지된 시스템의 문제점은 사용된 용액을 환경 친화적인 방식으로 폐기해야 한다는 것이다. 게다가, 이러한 통상적인 시스템에서는 코팅된 제품을 은 층 성막(deposition) 후에 고온으로 처리하는 것(예컨대, 열-강화, 템퍼링 또는 구부림)이 은 층을 손상시키기 때문에 그러한 처리를 할 수 없다. 일부 통상적인 거울은 은의 부식을 지연시키고자 은 층 위에 습식-화학 도포된 구리 층을 가지지만, 이러한 통상적인 구리 층은 코팅된 유리가 그의 연화점까지 가열될 수 있게 할 정도로 충분히 은 층을 보호할 수 없다. 또한, 습식 화학에 의한 구리의 성막은 환경적인 이유로 인해, 특히 습식 화학 폐기물 스트림의 폐기로 인해 매력적이지 않다.
따라서, 이와 같은 통상적인 제품에 관련된 상기 문제의 적어도 일부를 제거하거나 감소시키는 반사성 제품 및 반사성 제품의 제조방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
본 발명에 따른 반사성 제품은 제 1 주표면(main surface) 및 제 2 주표면을 갖는 투명 기판을 포함한다. 상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 베이스코트(basecoat)가 형성된다. 베이스코트의 적어도 일부 위에 1차 반사성 코팅이 형성된다. 상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 무기 반사성 코팅이 형성된다. 비제한적인 하나의 실시양태에서, 상기 베이스코트는 무기 물질, 예컨대 투명 유전체 물질을 포함한다.
다른 반사성 제품은 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 투명 유리 기판을 포함한다. 무기 베이스코트가 상기 제 1 주표면의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 베이스코트는 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화아연, 주석산 아연, 산화주석, 또는 이들의 혼합물 또는 조합물로부터 선택된 1종 이상의 금속 산화물을 포함하며, 상기 베이스코트는 0.1nm 내지 5nm 범위의 두께를 갖는다. 1차 반사성 코팅이 상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 1차 반사성 코팅은 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 알루미늄, 금, 구리, 은, 또는 이들의 혼합물, 합금, 또는 조합물로부터 선택된 하나 이상의 금속을 포함하며, 상기 1차 반사성 코팅은 50nm 내지 500nm 범위의 두께를 가지고, 상기 1차 반사성 코팅은 가시광에 대해 불투명하다. 부식방지 코팅이 상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 부식방지 코팅은 원소 주기율표의 2-16족 원소로부터의 1종 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하며 20nm 내지 40nm 범위의 두께를 갖는다. 탑 코트(top coat)가 상기 부식방지 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 탑 코트는 금속 산화물, 질화물, 산질화물, 붕화물, 불화물, 또는 탄화물로부터 선택되는 물질을 포함하는 하나 이상의 층을 포함하며, 상기 탑 코트는 5nm 내지 500nm 범위의 두께를 갖는다. 무기 보호 코팅이 상기 탑 코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 보호 코팅은 실리카, 알루미나, 또는 실리카와 알루미나의 혼합물로부터 선택되는 물질을 포함하며 50nm 내지 500nm 범위의 두께를 갖는다.
추가의 반사성 제품은 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 투명 유리 기판을 포함한다. 무기 베이스코트가 상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 베이스코트는 티타니아를 포함하고 1nm 내지 3nm 범위의 두께를 갖는다. 1차 반사성 코팅이 상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 1차 반사성 코팅은 은을 포함하고 50nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는다. 부식방지 코팅이 상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 부식방지 코팅은 니켈-함유 합금을 포함하고 20nm 내지 40nm 범위의 두께를 갖는다. 탑 코트가 상기 부식방지 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 탑 코트는 주석산 아연을 포함하고 100nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는다. 무기 보호 코팅이 상기 탑 코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 상기 보호 코팅은 실리카, 알루미나, 또는 실리카와 알루미나의 혼합물로부터 선택된 물질을 포함하고 50nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는다.
상기 반사성 제품의 제조방법은, 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 투명 기판을 제공하는 단계; 상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 무기 베이스코트를 성막하는 단계; 상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 가시광에 대해 불투명한 하나 이상의 1차 반사성 코팅을 성막하는 단계; 및 상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 무기 보호 코팅을 성막하는 단계를 포함한다.
본 발명은 하기 도면을 참조하여 설명될 것이며, 여기서는 전반적으로 유사한 부분은 유사한 참고 번호로 표시된다.
도 1a는 본 발명의 특징을 포함하는 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 1b는 본 발명의 특징을 포함하는 다른 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 1c는 본 발명의 특징을 포함하는 추가의 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 3은 본 발명의 추가의 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 4는 본 발명의 추가적인 반사성 제품의 측단면도(축척대로는 아님)이다.
도 5는 베이스에 부착된 본 발명의 반사성 제품의 측면도(축척대로는 아님)이다.
본원에서 사용되는 공간 또는 방향 용어, 예컨대 "왼쪽", "오른쪽", "안쪽", "바깥쪽", "위", "아래" 등은 도면에 보이는대로 본 발명에 적용된다. 그러나, 본 발명은 다양한 대안적 방위를 가정할 수 있고, 따라서 상기 용어는 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다. 또한, 본원에서, 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 치수, 물리적 특성, 공정 파라미터, 성분의 양, 반응 조건 등을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 달리 기재되지 않는 한, 이하의 명세서 및 특허청구범위에 제시되는 수치는 본 발명에서 얻고자 하는 목적 특성에 따라 변할 수 있다. 최소한, 그리고 특허청구범위의 범위에 대한 균등론의 적용을 한정하고자 하는 것은 아니지만, 각각의 수치는 적어도, 보고된 유효숫자의 수에 비추어 통상의 반올림 기법을 적용함으로써 이해되어야 한다. 게다가, 본원에 개시되는 모든 범위는, 시작 및 종말 범위 값과 거기에 포함되는 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 언급되는 "1 내지 10" 범위는 최소값 1과 최대값 10을 포함하고 그 사이의 임의의 모든 하위 범위를 포함하는 것으로, 즉, 최소값 1 이상으로 시작하고 최대값 10 이하로 끝나는 모든 하위 범위, 예컨대 1 내지 3.3. 4.7 내지 7.5, 5.5 내지 10 등을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 또한, 본원에서 사용되는 용어 "위에 형성되는", "위에 성막되는", 또는 "위에 제공되는"은 표면에 형성, 성막 또는 제공되지만 그 표면에 반드시 직접 접촉하는 것을 의미하지는 않는다. 예를 들어, 기판 "위에 형성된" 코팅층은 형성된 코팅층과 기판 사이에 위치한 동일하거나 상이한 조성의 하나 이상의 다른 코팅층 또는 필름의 존재를 배제하지 않는다. 본원에서 사용되는 용어 "중합체" 또는 "중합체성"은 올리고머, 단독중합체, 공중합체 및 삼원공중합체, 예컨대 둘 이상의 유형의 단량체 또는 중합체로부터 형성된 중합체를 포함한다. 용어 "가시광 영역" 또는 "가시광"은 380nm 내지 780nm 범위의 파장을 갖는 전자기 복사선을 지칭한다. 용어 "적외선 영역" 또는 "적외선 복사선"은 780nm 초과 내지 100,000nm 범위의 파장을 갖는 전자기 복사선을 지칭한다. 용어 "자외선 영역" 또는 "자외선 복사선"는 100nm 내지 380nm 미만 범위의 파장을 갖는 전자기 에너지를 의미한다. 추가로, 본원에 인용되는 모든 문헌(허여된 특허 및 특허출원을 포함하나 그에 한정되지 않음)은 그 전체가 "참고로 인용된다"고 간주되어야 한다. 또한, "가시광 투과율" 및 "가시광 반사율" 등과 같은 파라미터는 통상적인 방법을 이용하여 측정되는 것이다. 당업자는 가시광 투과율 또는 가시관 반사율과 같은 특성이 시험되는 제품의 물리적 치수, 예컨대 두께에 따라 변할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명에 대한 모든 비교는 동등한 두께에서 산출되어야 한다.
하기 논의의 목적을 위해, 본 발명은 태양 거울로 태양 전자기 복사선을 반사시키는 것을 포함하나 그에 한정되지 않는, 반사성 제품으로 전자기 복사선을 반사시키는 사용을 참조하여 논의될 것이다. 본원에서 사용되는 용어 "태양 거울"은 예컨대 고집광 태양 발전 시스템에 사용하기 위해 태양 전자기 복사선, 예컨대 가시광 및/또는 적외선 및/또는 자외선 복사선을 반사하도록 구성된 제품을 지칭한다. 그러나, 본 발명은 태양 거울로의 사용에만 한정되지 않으며 다른 분야에서의 제품으로, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 몇 가지만 제시하자면 적층 또는 비적층 주거용 및/또는 상업용 거울, 또는 고성능 광학 시스템(예컨대 비디오 프로젝터 또는 광 스캐너)을 위한 반사기로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 따라서, 특정하게 개시된 예시적인 실시양태들은 단순히 본 발명의 일반적인 개념을 설명하기 위해 제공되는 것이며 본 발명은 이들 특정한 예시적 실시양태에 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
광범위한 측면에서, 본 발명의 반사성 제품은 하기 구성요소 중 적어도 일부를 포함한다:
(1) 제품이 반사하는 것이 바람직한 전자기 스펨트럼의 영역에서 태양 복사선에 낮은 흡수율을 갖는 광투과 기판(substrate) 또는 상판(superstrate),
(2) 반사하는 것이 바람직한 전자기 스펙트럼 영역에서 태양 복사선에 높은 반사성을 갖는 하나 이상의 1차 반사성 층,
(3) 상기 반사성 층의 반사 특성을 보존하는 것 및/또는 인접하는 구성요소의 접착력을 개선하는 것을 도울 수 있는 임의적인 "프라이머" 또는 "블로커" 또는 "배리어" 층,
(4) 원하는 파장 범위의 일부 또는 전체에 걸쳐 제품의 반사율을 개선할 수 있고/있거나 1차 반사성 층을 보호하는데 도움이 될 수 있고/있거나 층들 및/또는 기판/상판 사이에서 화학 종의 확산을 방지하는데 도움이 될 수 있는 추가적인 금속, 반도체, 유전체 및/또는 복합체 층과 같은 하나 이상의 임의적인 2차 반사성 층,
(5) 임의적인 부식억제층,
(6) 상기 구성요소 (2), (3) 및/또는 (4)를 구성하는 물질보다 더 큰 부식 경향을 나타내는 물질을 포함하는 임의적인 희생층,
(7) 내부식성이고/이거나 화학적으로 반응성인 환경을 가진 종이 다른 구성요소와 상호작용/반응하는 것을 예방하는 패시베이션 층을 형성하는 물질(예컨대 금속 또는 금속 합금)의 임의적인 층,
(8) 아래 놓인(underlying) 층들(특히 반사성 층)을 환경적인 위험(예컨대 대기 오염물질, 물, 기계적 위험)에 의한 공격으로부터 보호하는 임의적인 캡슐화 층,
(9) 제품을 임의적인 아래 놓인 박층(lamina)/겹(plies)/기판/상판 또는 다른 지지 구조체와 결합시키는 임의적인 접착제 층,
(10) 임의적인 중합체 층,
(11) 임의적인 추가적 박층/겹/기판/상판,
(12) 임의적인 저-유지보수(low-maintenance)(예컨대, 친수성 및/또는 광촉매성 또는 소수성) 상부 표면, 및
(13) 임의적인 가장자리 밀봉제(sealant).
본 발명의 특징을 포함하는 비제한적 반사성 제품이 도 1a에 도시되어 있으며 본원에서 태양 거울(1)로서 기술될 것이다. 태양 거울(1)은 전자기 스펨트럼 내의 관심 있는 영역(예컨대 자외선, 가시광, 근적외선, 원적외선, 마이크로파, 라디오파 등)에서 임의의 원하는 반사율 또는 투과율을 가질 수 있다. 예를 들어, 태양 거울(1)은 파장 550nm에서 85% 이상, 예컨대 90% 이상, 예컨대 95% 이상의 가시광 반사율을 가질 수 있다.
도 1a에 도시된 실시양태에서, 태양 거울(1)은 제 1 주표면(14)(즉, 외부 주표면), 및 반대쪽의 제 2 주표면(16)(즉, 내부 주표면)을 갖는 기판 또는 겹(12)을 포함한다. 하기 논의에서, 제 1 주표면(14)은 입사선에 면하고 있고 제 2 표면(16)은 입사선 방향의 반대쪽에 면하고 있다. 임의적인 베이스코트(102)가 상기 주표면 중 하나, 예컨대 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다. 도시된 비제한적 실시양태에서는, 1차 반사성 코팅(22)이 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에, 예컨대 존재하는 경우 베이스코트(102)의 적어도 일부 위에 형성된다. 보호 코팅(50)이 제 1 반사성 코팅(22)의 적어도 일부 위에 제공된다. 도시된 실시양태에서는 코팅들이 제 2 주표면(16) 위에 형성되지만, 코팅들 중 적어도 일부는 대안적으로 제 1 주표면(14) 위에 형성될 수 있음을 이해하여야 한다. 본 발명의 광범위한 실시에서, 겹(12)은 임의의 원하는 특징을 갖는 임의의 원하는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 겹(12)은 가시광에 투명하거나 반투명할 수 있다. "투명"이란 원하는 파장 범위(예컨대 가시광)에서 0%보다 크고 100%에 달하는 투과율을 가짐을 의미한다. 대안적으로, 겹(12)은 반투명할 수 있다. "반투명"이란 전자기 복사선(예컨대 가시광)의 투과는 허용하지만 그 복사선을 확산 또는 산란시킨다는 것을 의미한다. 겹(12)에 적합한 물질의 예는 열가소성, 열경화성, 또는 엘라스토머성 중합체 물질, 유리, 세라믹스, 및 금속 또는 금속 합금, 및 이들의 조합물, 복합물, 또는 혼합물을 포함하지만 그에 한정되지 않는다. 적합한 물질의 구체적인 예는 플라스틱 기판(예컨대 아크릴계 중합체, 예컨대 폴리아크릴레이트; 폴리알킬메타크릴레이트, 예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리프로필메타크릴레이트 등; 폴리우레탄; 폴리카보네이트; 폴리알킬테레프탈레이트, 예컨대 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등; 폴리실록세인-함유 중합체; 또는 이들을 제조하기 위한 임의의 단량체의 공중합체, 또는 이들의 임의의 혼합물); 세라믹 기판; 유리 기판; 또는 상기 중 임의의 것의 혼합물 또는 조합물을 포함하나 그에 한정되지 않는다. 예를 들어, 겹(12)은 통상적인 소다석회 규산염 유리, 붕규산 유리, 또는 납 유리를 포함할 수 있다. 유리는 투명(clear) 유리일 수 있다. "투명 유리"란 비착색된(non-tinted) 또는 비채색된(non-colored) 유리를 의미한다. 대안적으로, 유리는 착색되거나 또는 채색된 유리일 수 있다. 유리는 어닐링되거나 열처리된 유리일 수 있다. 본원에서 사용되는 용어 "열처리된"은 템퍼링되거나, 구부려지거나, 열 강화되거나, 또는 적층된 것을 의미한다. 유리는 임의의 유형, 예컨대 통상적인 플로트 유리일 수 있고, 임의의 광학 특성, 예컨대 임의의 값의 가시광 투과율, 자외선 투과율, 적외선 투과율, 및/또는 전체 태양 에너지 투과율을 갖는 임의의 조성일 수 있다. 겹(12)은 예를 들어 투명 플로트 유리이거나 착색 또는 채색된 유리일 수 있다. 본 발명을 한정하는 것은 아니지만, 겹(12)에 적합한 유리의 예는 미국 특허 제4,746,347호, 제4,792,536호, 제5,030,593호, 제5,030,594호, 제5,240,886호, 제5,385,872호 및 제5,393,593호에 기술되어 있다. 겹(12)은 임의의 원하는 치수, 예컨대 길이, 폭, 형상, 또는 두께일 수 있다. 하나의 예시적인 실시양태에서, 제 1 겹(12)은 0 초과 10mm 이하의 두께, 예컨대 1mm 내지 10mm 두께, 예컨대 1mm 내지 5mm 두께, 예컨대 4mm 미만의 두께, 예컨대 3mm 내지 3.5mm 두께, 예컨대 3.2mm 두께일 수 있다. 추가로, 겹(12)은 임의의 원하는 형상, 예컨대 편평형, 곡선형, 포물선형 등일 수 있다. 또한, 1차 반사성 층(22)이 제품의 제 2 주표면 상에 존재할 경우, 겹(12)은 반사하기를 원하는 전자기 복사선 영역에서 전자기 복사선의 낮은 흡수를 나타내는 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 겹(12)은 550nm의 기준 파장 및 3.2mm의 기준 두께에서 높은 가시광 투과율을 가질 수 있다. "높은 가시광 투과율"이란 550nm에서 겹에 대한 3.2nm 기준 두께에서 85% 이상, 예컨대 87% 이상, 예컨대 90% 이상, 예컨대 91% 이상, 예컨대 92% 이상, 예컨대 93% 이상, 예컨대 95% 이상의 가시광 투과율을 의미한다. 본 발명의 실시를 위해 특히 유용한 유리는 미국 특허 제5,030,593호 및 제5,030,594호에 개시되어 있다. 본 발명의 실시를 위해 사용할 수 있는 유리의 비제한적인 예는 스타파이어(StarphireR), 솔라파이어(SolarphireR), 솔라파이어R PV, 솔라그린(SolargreenR), 솔렉스트라(SolextraR), GL-20R, GL-35TM, 솔라브론즈(SolarbronzeR), CLEAR, 및 솔라그레이(SolargrayR) 유리를 포함하나 그에 한정되지 않고, 이들 모두는 미국 펜실베니아주 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능하다.
베이스코트(102)는 겹(12)과 1차 반사성 코팅(22) 사이에 더 강하거나 더 내구성 있는 계면을 제공할 수 있다. 베이스코트(102)는 베이스코트(102)와 1차 반사성 코팅(22) 사이의 계면이 겹(12)과 1차 반사성 층(22) 사이의 계면보다 더 기계적, 화학적, 및/또는 환경적으로 안정되도록 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 또한, 베이스코트(102)는 특히 코팅된 제품을 예를 들어 굽힘 또는 열강화를 위해 상승된 온도에 처하게 하는 결과로서 발생할 수 있는 겹(12)과 1차 반사성 코팅(22) 사이의 원소 교환(예컨대 유리 기판으로부터 나트륨이 위에 놓인(overlying) 코팅으로 이동하는 것 또는 1차 반사성 코팅(22)으로부터 유리로 금속, 예컨대 은이 이동하는 것)에 대한 확산 배리어로서 작용할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 베이스코트(102)는 위에 놓이는 코팅, 예컨대 1차 반사성 코팅(22)을 성막하기 위한 더 매끄럽거나 더 평면적인 표면을 제공할 수 있다. 베이스코트(102)를 위해 적합한 물질의 예는 무기 물질, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 투명한 저흡수율 유전체, 예컨대 금속 산화물 또는 금속 산화물의 조합물, 복합물 또는 혼합물을 포함하지만 그에 한정되지 않는다. 적합한 금속 산화물의 예는 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화아연, 주석산 아연, 산화주석, 또는 이들의 혼합물 또는 조합물을 포함한다. 베이스코트(102)를 위한 다른 예는 이산화규소 및/또는 질화규소의 하나 이상의 층을 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 베이스코트(102)는 티타니아를 포함한다. 베이스코트(102)는 제품에 충분한 기능성(예컨대 기계적, 화학적, 패시베이션, 평면화, 접착력, 확산 배리어 특성, 환경 내구성 개선, 광학)을 제공하기 위한 임의의 조성 또는 두께를 가질 수 있다. 베이스코트(102)가 티타니아인 하나의 특정한 실시양태에서, 베이스코트(102)는 0.1nm 내지 5nm의 범위, 예컨대 0.1nm 내지 3nm, 예컨대 0.5nm 내지 3nm, 예컨대 1nm 내지 3nm, 예컨대 0.5nm 내지 2nm, 예컨대 1nm 내지 2nm, 예컨대 1.5nm 내지 2nm, 예컨대 1.8nm의 두께를 갖는다.
제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에, 예컨대 존재하는 경우 베이스코트(102)의 적어도 일부 위에 1차 반사성 코팅(22)이 형성된다. 1차 반사성 코팅(22)은 전자기 스펙트럼의 하나 이상의 부분, 예컨대 태양 전자기 복사선 범위의 하나 이상의 부분을 반사하도록 선택된 1종 이상의 무기 또는 유기 유전체, 금속, 또는 반도체를 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 하나 이상의 복사선 반사성 금속 필름 또는 층을 포함한다. 적합한 반사성 금속의 예는 금속 백금, 이리듐, 오스뮴, 팔라듐, 알루미늄, 금, 구리, 은, 또는 이들의 혼합물, 합금 또는 조합물을 포함하나 그에 한정되지 않는다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 50nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 60nm 내지 400nm, 예컨대 60nm 내지 300nm, 예컨대 70nm 내지 300nm, 예컨대 80nm 내지 200nm, 예컨대 80nm 내지 150nm, 예컨대 90nm 내지 150nm, 예컨대 90nm 내지 140nm, 예컨대 90nm 내지 130nm, 예컨대 100nm 내지 130nm, 예컨대 120nm 내지 130nm의 두께를 갖는 금속 은 층을 포함한다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 금속 은을 포함하고 50nm 이상, 예컨대 60nm 이상, 예컨대 70nm 이상, 예컨대 80nm 이상(예를 들어, 70nm 내지 90nm의 범위)의 두께를 갖는다. 1차 반사성 코팅(22)은, 반사될 원하는 범위의 전자기 복사선에서 제품(1)이 임의의 특정한 원하는 수준의 반사율을 갖도록 하는 두께로 성막될 수 있다. 1차 반사성 코팅(22)은 1차 코팅(22)이 원하는 파장 범위, 예컨대 가시광에서 불투명하기에 충분한 두께로 성막될 수 있다. 1차 반사성 코팅(22)은 가시광 및 태양 적외선 에너지를 반사시키는데 특히 유용하다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 이하에 더욱 상세히 기술하는 바와 같이 통상적인 스퍼터링 공정에 의해 성막된다. 다른 비제한적 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 복수의 교대하는 고굴절률 및 저굴절률 물질을 포함하는 "고반사체(high reflector)"를 포함할 수 있다.
보호 코팅(50)은 아래 놓인 층들, 예컨대 1차 반사성 층(22)을 제조, 운송, 취급, 가공 동안, 및/또는 당해 분야에서의 거울의 내용 연한 동안 기계적 및 화학적 공격으로부터 보호하는 것을 보조한다. 보호 코팅(50)은 또한, 아래 놓인 층들을, 액체 물, 수증기, 및 다른 환경 오염물질(고체, 액체 또는 기체)의 진입으로부터 보호하는 것을 돕는다. 보호 코팅(50)은 후속 공정, 예컨대 가열 또는 굽힘 동안 아래 놓인 층들로의 주위 산소의 통과를 예방 또는 감소시키는 산소 배리어 코팅 층일 수 있다. 보호 코팅(50)은 임의의 원하는 물질 또는 물질의 혼합물, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 1종 이상의 무기 물질을 포함할 수 있다. 하나의 예시적인 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 1종 이상의 금속 산화물 물질, 예컨대 알루미늄, 규소, 또는 이들의 혼합물의 산화물(그에 한정되지 않음)을 갖는 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호 코팅(50)은 0 중량% 내지 100 중량% 알루미나 및/또는 100 중량% 내지 0 중량% 실리카의 범위, 예컨대 1 중량% 내지 99 중량% 알루미나 및 99 중량% 내지 1 중량% 실리카, 예컨대 5 중량% 내지 95 중량% 알루미나 및 95 중량% 내지 5 중량% 실리카, 예컨대 10 중량% 내지 90 중량% 알루미나 및 90 중량% 내지 10 중량% 실리카, 예컨대 15 중량% 내지 90 중량% 알루미나 및 85 중량% 내지 10 중량% 실리카, 예컨대 50 중량% 내지 75 중량% 알루미나 및 50 중량% 내지 25 중량% 실리카, 예컨대 50 중량% 내지 70 중량% 알루미나 및 50 중량% 내지 30 중량% 실리카, 예컨대 35 중량% 내지 100 중량% 알루미나 및 65 중량% 내지 0 중량% 실리카, 예컨대 70 중량% 내지 90 중량% 알루미나 및 30 중량% 내지 10 중량% 실리카, 예컨대 75 중량% 내지 85 중량% 알루미나 및 25 중량% 내지 15 중량% 실리카, 예컨대 88 중량% 알루미나 및 12 중량% 실리카, 예컨대 65 중량% 내지 75 중량% 알루미나 및 35 중량% 내지 25 중량% 실리카, 예컨대 70 중량% 알루미나 및 30 중량% 실리카, 예컨대 60 중량% 내지 75 중량% 미만 알루미나 및 25 중량% 초과 내지 40 중량% 실리카를 포함하는 단일 코팅 층일 수 있다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 40 중량% 내지 15 중량% 알루미나 및 60 중량% 내지 85 중량% 실리카, 예컨대 85 중량% 실리카 및 15 중량% 알루미나를 포함한다. 다른 물질, 예컨대 알루미늄, 크롬, 하프늄, 이트륨, 니켈, 붕소, 인, 티타늄, 지르코늄, 및/또는 이들의 산화물도, 보호 코팅(50)의 굴절률 조정을 위해 존재할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)의 굴절률은 1 내지 3, 예컨대 1 내지 2, 예컨대 1.4 내지 2, 예컨대 1.4 내지 1.8의 범위에 있을 수 있다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 실리카 및 알루미나의 조합물을 포함한다. 보호 코팅(50)은 2개의 캐쏘드(예컨대 규소 1개 및 알루미늄 1개)로부터 스퍼터링될 수 있거나 규소 및 알루미늄 둘 모두를 함유하는 단일 캐쏘드로부터 스퍼터링될 수 있다. 이 규소/알루미늄 산화물 보호 코팅(50)은 SixAl1-xO1.5+x/2로 기재할 수 있고, 여기서 x는 0 초과 내지 1 미만으로 변할 수 있다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 5nm 내지 5,000nm의 범위, 예컨대 5nm 내지 1,000nm, 예컨대 10nm 내지 100nm, 예컨대 10nm 내지 50nm, 예컨대 10nm 내지 40nm, 예컨대 20nm 내지 30nm, 예컨대 25nm의 두께를 갖는 규소/알루미늄 산화물 코팅(SixAl1-xO1.5+x/2)일 수 있다. 또한, 보호 코팅(50)은 불균일한 두께일 수 있다. "불균일한 두께"란 보호 코팅(50)의 두께가 주어진 단위 면적에 걸쳐 변할 수 있다는 것, 예컨대 보호 코팅(50)이 높고 낮은 지점 또는 영역을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 다른 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 규소/알루미늄 산화물 코팅 또는 실리카 및 알루미나의 혼합물, 예컨대 85 중량% 실리카 및 15 중량% 알루미나를 포함하고, 10nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 20nm 내지 300nm, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 50nm 내지 200nm, 예컨대 50nm 내지 150nm, 예컨대 50nm 내지 120nm, 예컨대 75nm 내지 120nm, 예컨대 75nm 내지 100nm의 두께를 갖는다. 특정한 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 50nm 이상, 예컨대 75nm 이상, 예컨대 100nm 이상, 예컨대 110nm 이상, 예컨대 120nm 이상, 예컨대 150nm 이상, 예컨대 200nm 이상의 두께를 가질 수 있다.
다른 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 10nm 내지 100nm의 범위, 예컨대 10nm 내지 80nm, 예컨대 20nm 내지 80nm, 예컨대 30nm 내지 70nm, 예컨대 40nm 내지 60nm, 예컨대 50nm의 두께를 갖는 실리카를 포함한다. 추가의 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 10nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 10nm 내지 400nm, 예컨대 20nm 내지 300nm, 예컨대 50nm 내지 200nm, 예컨대 75nm 내지 150nm, 예컨대 75nm 내지 120nm의 두께를 갖는 실리카를 포함한다.
다른 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 다층 구조를 포함할 수 있고, 예컨대, 제 1 층과 함께 그 제 1 층 위에 형성된 하나 이상의 제 2 층을 포함할 수 있다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 제 1 층은 알루미나 또는 알루미나 및 실리카를 포함하는 혼합물 또는 합금을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 층은 5 중량% 초과 알루미나, 예컨대 10 중량% 초과 알루미나, 예컨대 15 중량% 초과 알루미나, 예컨대 30 중량% 초과 알루미나, 예컨대 40 중량% 초과 알루미나, 예컨대 50 중량% 내지 70 중량% 알루미나, 예컨대 70 중량% 내지 100 중량% 알루미나 및 30 중량% 내지 0 중량% 실리카의 범위, 예컨대 90 중량% 초과 알루미나, 예컨대 95 중량% 초과 알루미나를 갖는 실리카/알루미나 혼합물을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 제 1 층은 전부 또는 실질적으로 전부 알루미나를 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 제 1 층은 0nm 초과 내지 1마이크론의 범위, 예컨대 5nm 내지 10nm, 예컨대 10nm 내지 25nm, 예컨대 10nm 내지 15nm의 두께를 가질 수 있다. 제 2 층은 실리카 또는 실리카 및 알루미나를 포함하는 혼합물 또는 얼로이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 2 층은 40 중량% 초과 실리카, 예컨대 50 중량% 초과 실리카, 예컨대 60 중량% 초과 실리카, 예컨대 70 중량% 초과 실리카, 예컨대 80 중량% 초과 실리카, 예컨대 80 중량% 내지 90 중량% 실리카 및 10 중량% 내지 20 중량% 알루미나의 범위, 예컨대 85 중량% 실리카 및 15 중량% 알루미나를 갖는 실리카/알루미나 혼합물을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 제 2 층은 0nm 초과 내지 2마이크론, 예컨대 5nm 내지 500nm, 예컨대 5nm 내지 200nm, 예컨대 10nm 내지 100nm, 예컨대 30nm 내지 50nm, 예컨대 35nm 내지 40nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 비제한적 실시양태에서, 제 2 층은 0nm 초과 내지 1마이크론, 예컨대 5nm 내지 10nm, 예컨대 10nm 내지 25nm, 예컨대 10nm 내지 15nm 범위의 두께를 가질 수 있다. 다른 비제한적 실시양태에서, 보호 코팅(50)은 하나의 금속 산화물-함유 층(예컨대 실리카 및/또는 알루미나-함유 제 1 층)이 다른 금속 산화물-함유 층(예컨대 실리카 및/또는 알루미나-함유 제 2 층) 위에 형성됨으로써 형성되는 이중층일 수 있다. 다층 보호 코팅의 개별 층들은 임의의 원하는 두께일 수 있다. 적합한 보호 코팅의 비제한적 예는 예를 들어 미국 특허출원 제10/007,382호, 제10/133,805호, 제10/397,001호, 제10/422,094호, 제10/422,095호 및 제10/422,096호에 기술되어 있다.
상기 논의한 바와 같이, 본 발명의 반사성 제품은 하나 이상의 추가적인 임의적 필름, 층, 코팅 또는 구조물을 포함할 수 있다. 이러한 추가적인 구조물을 포함하는 본 발명의 추가적인 반사성 제품을 이제 기술할 것이다. 그러나, 기술되는 구체적인 임의적 구조물 또는 코팅은 특정한 예시된 실시양태에 국한되지 않으며 이들 구조물들은 본 발명의 임의의 실시양태에서 상호교환적으로 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
본 발명의 특징을 포함하는 다른 비제한적 반사성 제품이 도 1b에 태양 거울(3)로서 도시되어 있다. 도 1b에 도시된 실시양태에서, 태양 거울(3)은 상기 기술한 바와 같이 제 1 주표면(14), 즉 외부 주표면, 및 반대쪽의 제 2 주표면, 즉 내부 주표면을 갖는 겹(12)을 포함한다. 주표면 중 하나, 예컨대 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에 임의적인 베이스코트(102)가 제공될 수 있다. 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에, 예컨대 존재하는 경우 베이스코트(102)의 적어도 일부 위에 1차 반사성 코팅(22)이 형성된다. 하나 이상의 임의적인 내부식성 또는 부식방지 코팅(104)이, 예컨대 1차 반사성 코팅(22)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다. 프라이머 필름(106)이, 부식방지 코팅(104)의 적어도 일부 위 또는 아래에 제공될 수 있다. 탑코트(40)가, 부식방지 코팅(104)의 적어도 일부 위에, 예컨대, 프라이머 필름(106)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다. 보호 코팅(50)이, 탑코트(40)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다. 임의적인 캡슐화 구조물(24)이, 보호 코팅(50)의 적어도 일부 위에 제공될 수 있다. 하나의 부식방지 코팅(104)만이 도시되어 있지만, 상기 제품은 복수의 부식방지 코팅(104) 및 상기 부식방지 코팅(104) 위 및/또는 아래에 복수의 프라이머 필름(106)을 가질 수 있다.
겹(12), 베이스코트(102), 1차 반사성 코팅(22), 및 보호 코팅(50)은 전술한 바와 같을 수 있다. 그러나, 이 실시양태에서, 반사성 제품(3)은 또한 다른 기능을 갖는 다른 층들을 포함한다.
예를 들어, 부식방지 코팅(104)은 다양한 이점, 예컨대 부식 방지 및 자외선 차폐 이점을 제공할 수 있다. 또한, 부식방지 코팅(104)은 일부량의 전자기 에너지 반사를 제공할 수 있어, 더 얇은 1차 반사성 층(22)이 사용될 수 있게 한다. 또, 부식방지 코팅(104)은 아래 놓인 코팅 층들에 기계적 및/또는 화학적 보호를 제공할 수 있다. 부식방지 코팅(104)은 하나 이상의 코팅 층들, 예컨대 1차 반사성 코팅(22)들 또는 탑 코트(40)(후술함)의 아래에, 위에, 또는 사이에 제공될 수 있다. 대안적으로 또는 그에 추가하여, 부식방지 코팅(104)은 보호 코팅(50)의 하나 이상의 층들 아래에, 위에, 또는 사이에 제공될 수 있다. 부식방지 코팅(104)은 아래 놓인 코팅들의 내부식성을 증가시키고/시키거나, 태양 거울(3)의 가시광 반사율을 향상시키고/시키거나, UV 복사선의 통과를 차단 또는 감소시킨다고 생각된다. 부식방지 코팅(104)에 적합한 물질의 예는, 니켈 및 니켈-함유 합금, 철 합금 및 스테인레스 강과 같은 철-함유 합금, 알루미늄 및 알루미늄-함유 합금, 구리 및 구리-함유 합금, 크롬 및 크롬-함유 합금, 티타늄 및 티타늄-함유 합금, 네이벌(Naval) 황동(Cu, Zn 및 Sn의 합금), 애드미럴티(Admiralty) 황동(Zn, Sn 및 Cu의 합금) 및 알루미늄 황동(Cu, Zn 및 Al의 합금)과 같은 황동, 코발트 및 코발트와 크롬의 합금과 같은 코발트-함유 합금, 아연 및 아연-함유 합금, 주석 및 주석-함유 합금, 지르코늄 및 지르코늄-함유 합금, 몰리브덴 및 몰리브덴-함유 합금, 텅스텐 및 텅스텐-함유 합금, 니오븀 및 니오븀-함유 합금, 인듐 및 인듐-함유 합금, 납 및 납-함유 합금, 및 비스무트 및 비스무트-함유 합금을 포함하나 그에 한정되지 않는 원소 주기율표의 2-16족 원소로부터의 원소 금속 및 둘 이상의 금속성 원소의 합금을 포함하나 그에 한정되지 않는다. 구체적인 비제한적 실시양태는 니켈 및 니켈-함유 합금, 예컨대 니켈 200, 인코넬(InconelR) 합금, 예컨대 인코넬 600 및 인코넬 625, 스테인레스 강, 예컨대 스테인레스 강 304 및 스테인레스 강 316, 모넬(MonelR) 합금, 예컨대 모넬 400, 하스텔로이(HastelloyR) 합금, 코발트 및 코발트-함유 합금, 예컨대 스텔라이트(StelliteR) 합금, 인코(Inco) 합금, 예컨대 인코 얼로이 C-276 및 인코 얼로이 020, 인콜로이(IncoloyR) 합금, 예컨대 인콜로이 800 및 인콜로이 825, 구리 및 구리-함유 합금, 예컨대 황동, 특히 네이벌 황동(약 59% 구리, 40% 아연, 및 1% 주석) 및 애드미럴티 황동(약 69% 구리, 30% 아연, 1% 주석), 규소 및 규소-함유 합금, 티타늄 및 티타늄-함유 합금, 및 알루미늄 및 알루미늄-함유 합금, 예컨대 알루미늄 6061을 포함하나 그에 한정되지 않는 내식성 금속 및 금속 합금을 포함한다. 존재하는 경우, 부식 방지 코팅(104)은 임의의 원하는 두께를 가질 수 있다. 일부 비제한적 실시양태에서, 부식방지 코팅(104)은 1nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 1nm 내지 400nm, 예컨대 1nm 내지 300nm, 예컨대 1nm 내지 200nm, 예컨대 1nm 내지 100nm, 예컨대 10nm 내지 100nm, 예컨대 20nm 내지 100nm, 예컨대 30nm 내지 100nm, 예컨대 40nm 내지 100nm, 예컨대 50nm 내지 100nm, 예컨대 20nm 내지 40nm, 예컨대 30nm 내지 40nm, 예컨대 30nm 내지 35nm의 두께를 가질 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 다른 비제한적 실시양태에서, 부식방지 코팅(104)은 10nm 이상, 예컨대 20nm 이상, 예컨대 30nm 이상, 예컨대 40nm 이상, 예컨대 50nm 이상, 예컨대 100nm 이상, 예컨대 200nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 부식방지 코팅(104)은 인코넬을 포함하고 10nm 내지 100nm의 범위, 예컨대 10nm 내지 80nm, 예컨대 15nm 내지 50nm, 예컨대 20nm 내지 40nm, 예컨대 30nm 내지 40nm, 예컨대 30nm 내지 35nm의 두께를 가질 수 있다.
임의적인 프라이머 층(106)은 부식방지 코팅(104) 위 및/또는 아래에 형성될 수 있다. 프라이머 층(106)은 이하의 기능 중 하나, 또는 둘 모두를 제공한다: (a) 산소 또는 다른 화학종(제품에 대해 내생적(endogenous)이거나 외생적인(exogenous))이 1차 반사성 코팅(22)이 아닌 프라이머 층과 반응하도록 하는 화학적 게터(getter), 및/또는 (b) 화학종이 1차 반사성 코팅(22)에 도달하여 영향을 미치는 것(반드시 화학 반응에 의한 것은 아님) 을 예방하는 물리적 확산 배리어. 하나의 구체적인 실시양태에서, 임의적 프라이머 층(106)은 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있는데, 상기 금속 또는 금속 합금은 산소 및/또는 상기 금속 또는 금속 합금과 산소의 화학 반응 생성물에 대해 강한 친화성을 갖는 것이다. 임의적인 프라이머 층(106)은 또한 분자 또는 원자성 산소, 수증기, 또는 다른 가스상 종이 확산하여 1차 반사성 코팅(22)과 화학적으로 반응하는 것을 예방하는 확산 배리어를 구성하는 물질을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 프라이머 층(106)은 티타늄, 산화티타늄, 또는 그의 혼합물/조합물을 포함한다. 하나의 특정한 실시양태에서, 프라이머 층(106)은 0.1 내지 10nm의 범위, 예컨대 0.5 내지 5nm, 예컨대 0.5 내지 4nm, 예컨대 0.5 내지 2nm, 예컨대 1nm 내지 2nm의 두께를 가질 수 있다.
탑 코트(40)는 1차 반사성 코팅(22)의 적어도 일부 위에, 예컨대 부식방지 층(104)의 적어도 일부 위에, 예컨대 프라이머 층(106)의 적어도 일부 위에 형성된다. 탑 코트(40)는 하나 이상의 층, 예컨대 하나 이상의 유전체 층, 예컨대 하나 이상의 금속 산화물, 질화물, 산질화물, 붕화물, 불화물, 또는 탄화물을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 탑코트(40)는 아연 및 주석 산화물, 예컨대 주석산 아연을 포함하는 단일 층일 수 있다. 다른 특정한 비제한적 실시양태에서, 탑 코트(40)는 도 1c에 대하여 이하에 설명되는 바와 같이 다중-필름 구조물을 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 산화물 코팅으로 한정되지 않음을 이해해야 한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 탑코트(40)는 주석산 아연을 포함한다. 탑 코트는 10nm 이상, 예컨대 20nm 이상, 예컨대 50nm 이상, 예컨대 75nm 이상, 예컨대 100nm 이상, 예컨대 150nm 이상, 예컨대 200nm 이상의 두께를 가질 수 있다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 탑 코트는 5nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 10nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 100nm 내지 250nm, 예컨대 100nm 내지 200nm, 예컨대 120nm 내지 165nm, 예컨대 110nm 내지 165nm의 두께를 가질 수 있다. 일반적으로, 탑 코트는 두꺼울 수록, 아래 놓인 코팅 층에 더 많은 보호를 제공한다.
임의적인 캡슐화 구조물(24)이 상기 기술된 코팅된 겹(12)의 적어도 일부 위에 및/또는 주위에 형성될 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 캡슐화 구조물(24)은 적어도 부분적으로 캡슐화 물질(92)로 형성된다. 적합한 캡슐화 물질(92)은 중합체 물질, 무기 물질, 또는 이들의 복합물, 조합물, 블렌드, 혼합물, 및 합금을 포함할 수 있다. 캡슐화 물질(92)의 상당 부분 또는 전부가 중합체 물질을 포함할 경우, 캡슐화 물질(92)은 브러시 코팅, 롤 코팅, 분무 코팅, 커튼 코팅, 딥 코팅, 스핀 코팅, 나이프-에지 코팅, 스크린 코팅, 플러드 코팅, 일렉트로코팅(별칭: 전착), 및 파우더 코팅을 포함하나 그에 한정되지 않는 통상적인 수단에 의해 성막될 수 있다. 적합한 중합체 캡슐화 물질(92)은 열가소성 물질, 열경화성 물질, 엘라스토머, 및 가교 또는 무가교 부가 중합 또는 축중합에 의해 형성된 열가소성 엘라스토머, 및 그의 공중합체, 복합물, 혼합물, 블렌드, 및 얼로이를 포함하나 그에 한정되지 않는다. 그러나, 중합체 물질을 포함하는 캡슐화제(encapsulant)는 개시제, 광개시제, 가소제, 안정화제, 보존제, 살생물제, 평탄화제, 유동제, 산화방지제, UV 흡수제, 계면활성제, 염료, 안료, 및 무기 또는 유기 충전제(filler)를 포함하는 다양한 첨가제 및 충전제를 채용할 수 있다. 잠재적인 전체-중합체성 캡슐화 물질은 폴리아크릴레이트, 폴리알키드, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리에스터, 폴리플루오로카본, 폴리바이닐, 폴리유레아, 폴리멜라민, 및 폴리카보네이트를 포함할 수 있으나 그에 한정되지 않는다. 예를 들어, 캡슐화 구조물(24)은 아크릴계 코팅, 우레탄계 코팅, 플루오로폴리머 및/또는 클로로플루오로폴리머 코팅(예컨대 폴리플루오로에틸렌, 폴리클로로트라이플루오로에틸렌 등), 폴리바이닐리덴 클로라이드계 코팅, 에틸렌 바이닐 알코올계 코팅, 폴리아크릴로나이트릴계 코팅, 환식 올레핀 중합체 또는 공중합체계 코팅, 무기/유기 복합물 코팅: 하나 이상의 무기 상(예컨대 이산화규소 및 산화알루미늄과 같은 세라믹스)이 그 속에 균일하게 또는 불균일하게 분산된 유기 중합체 매트릭스, 플라즈마-분무된 무기 코팅: 세라믹스(예컨대 이산화규소, 산화알루미늄, 질화규소, 붕화티타늄, 탄화티타늄, 질화붕소, 탄화규소) 및 금속/금속 합금(알루미늄, 티타늄, 인코넬 같은 니켈계 합금, 스테인레스 강 같은 철 합금), 가황 부타디엔계 코팅(예컨대, 황 가교결합을 갖는 합성 고무), UV-경화성 폴리실록세인 코팅, 중합체 중간층(interlayer)(예컨대 에틸렌 바이닐 아세테이트 또는 폴리바이닐리덴 클로라이드 중간층) 및 유리 백 플레이트를 포함하는 적층체(laminate)를 포함할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 중합체 물질은 납과 같은 중금속이 없다. 전부 무기 물질을 포함하는 캡슐화제를 위하여 적합한 물질은 금속, 금속 합금, 또는 세라믹스 및 이들의 복합물 또는 조합물을 포함하나 그에 한정되지 않는다. 이러한 무기 캡슐화제를 성막하는 적합한 방법의 예는 물리적 증착(예컨대 스퍼터 성막, 전자 빔 증발, 열 증발, 음극(cathode) 아크 성막, 플라즈마 분무 성막, 화염 분무 성막, 열분해 분무 성막, 이온-보조 성막), 화학적 증착(예컨대 열 CVD, 플라즈마-보조/플라즈마-강화 CVD), 졸-겔 성막, 다른 습식화학적 방법(예컨대 세라믹 에나멜), 및 이들의 조합을 포함한다. 또한, 캡슐화 구조물(24)은 중합체 및 무기 물질을 조합하여 둘 모두 포함할 수 있다.
캡슐화 구조물(24)을 위해 적합한 구체적인 코팅은 미국 펜실베니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능한 코라본드(CorabondR) 부류의 코팅(예컨대 코라본드 HC7707 코팅), 페로(Ferro) GAL- 1875 "에치(Etch)" 세라믹 에나멜, 코스미크롬(CosmichromeR) 코팅(골드 터치 인코포레이티드(Gold Touch, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능), 슈어가드(SureguardR) 거울 백킹 코팅(스프레일랏 코포레이션(Spraylat Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능), 에코브라이트(EcoBriteR) 잉크 코팅(피피지 인더스트리즈 인코포레이티드로부터 상업적으로 입수가능), 피알씨 데소토(PRC DeSoto)으로부터 상업적으로 입수가능한 PRC 4429 및 PRC 4400 코팅, 및 스프레일랏 라크릴(Lacryl) 시리즈 700 또는 800 코팅(스프레일랏 코포레이션으로부터 입수가능)을 포함하나 그에 한정되지 않는다. 대안적으로, 캡슐화 구조물(24)은 금속성일 수 있고, 예컨대 하나 이상의 금속성 층, 예컨대 부식방지 코팅(104)과 관련하여 상기 기술된 것에 의해 형성될 수 있고, 2차 반사성 코팅(22) 위에 형성되며, 임의적인 중합체 물질이 상기 금속성 층 위에 형성된다. 비-중합체/유기 캡슐화제의 추가적인 예는 세라믹 에나멜, 졸-겔 세라믹 코팅, 화염-분무된 세라믹 또는 금속성 코팅, 플라즈마-분무된 세라믹 또는 금속성 코팅, 및 음극 아크-분무된 세라믹 또는 금속성 코팅을 포함한다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 캡슐화 구조물(24)은 다층 구조물일 수 있고, 예컨대 저연(low lead-containing) 또는 무연(lead-free) 베이스코트 및 저연 또는 무연 탑코트를 갖는 2중층 코팅일 수 있다.
본 발명의 특징을 포함하는 추가의 비제한적 태양 거울(10)이 도 1c에 도시되어 있다. 도 1c에 도시된 실시양태에서, 태양 거울(10)은 전술한 바와 같이 제 1 주표면(14), 즉 외부 주표면 및 반대쪽 제 2 주표면(16), 즉 내부 주표면을 갖는 제 1 겹(12)을 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 임의적인 2차 반사성 코팅(20)이 내부 표면(16)의 적어도 일부 위에 형성된다. 다른 비제한적 실시양태에서, 임의적인 2차 반사성 코팅(20)이 외부 주표면(14)의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에, 예컨대 2차 반사성 코팅(20)이 존재하는 경우 2차 반사성 코팅(20)의 적어도 일부 위 및 제 2 주표면(16) 상에 1차 반사성 코팅(22)이 형성된다. 부식방지 코팅(104)이 1차 반사성 코팅(22)의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 탑 코트(40)가 부식방지 코팅(104)의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 보호 코팅(50)이 탑 코트(40)의 적어도 일부 위에 형성될 수 있다. 거울(10)은 또한 캡슐화 구조물(24)을 포함할 수 있다.
임의적인 2차 반사성 코팅(20)은, 존재하는 경우, 태양 거울(10)에 하나 이상의 기능을 제공할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 2차 반사성 코팅(20)은 전자기 복사선의 특정 영역 또는 범위에서 반사성 제품의 전체 전자기 복사선 반사율을 개선시키도록 선택될 수 있다. 2차 반사성 코팅(20)은 전자기 스펙트럼의 하나 이상의 부분(예컨대 가시광, 적외선, 자외선)에서 전자기 복사선의 반사율을 개선하도록 선택 또는 설계될 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 2차 반사성 코팅(20)은 예컨대 600nm 미만, 예컨대 550nm 미만, 예컨대 400nm 내지 550nm 범위의 단파장 복사선의 반사율을 개선하도록 선택될 수 있다. 대안적으로, 2차 반사성 코팅(20)은 예컨대 그 두께를 변화시킴으로써 UV 복사선을 반사시키도록 조정될 수 있다. 2차 반사성 코팅(20)은 반사성 물질의 하나 이상의 층, 예컨대 금속 산화물 물질의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 2차 반사성 코팅(20)은 상대적 고굴절률 물질 및 상대적 저굴절률 물질의 교대하는 층을 포함한다. "고" 굴절률 물질은 "저" 굴절률 물질보다 높은 굴절률을 갖는 물질이다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 저굴절률 물질은 1.75 이하의 굴절률을 갖는 물질이다. 저굴절률 물질의 비제한적 예는 실리카, 알루미나, 불화물(예컨대 불화마그네슘 및 불화칼슘) 및 이들의 합금, 혼합물 또는 조합물을 포함한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 고굴절률 물질은 1.75 초과의 굴절률을 갖는다. 이러한 물질의 비제한적 예는 티타니아, 지르코니아, 주석산 아연, 질화규소, 산화아연, 주석 도핑된 산화아연, 산화니오븀, 산화탄탈럼, 및 이들의 합금, 혼합물 및 조합물을 포함한다. 2차 반사성 코팅(20)은 예를 들어 한정하는 것은 아니지만 도 1c에 도시된 바와 같은 제 1 층(26), 예컨대 제 1 유전체 층, 및 제 2 층(28), 예컨대 제 2 유전체 층을 갖는 다층 코팅일 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 제 1 층(26)은 고굴절률을 갖고 제 2 층(28)은 저굴절률을 갖는다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 제 1 층(26)은 티타니아를 포함하고 제 2 층(28)은 실리카를 포함한다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 제 1 층, 예컨대 티타니아는 15nm 내지 35nm의 범위, 예컨대 20nm 내지 30nm, 예컨대 22nm 내지 27nm, 예컨대 25nm의 두께를 갖는다. 제 2 층, 예컨대 실리카는 30nm 내지 60nm의 범위, 예컨대 35nm 내지 50nm, 예컨대 40nm 내지 50nm, 예컨대 42nm의 두께를 가질 수 있다. 2차 반사성 코팅(20)의 물질이 금속 산화물로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 임의의 물질, 예컨대 산화물, 질화물, 산질화물, 불화물 등이 사용될 수 있지만 이들에 한정되지 않는다.
도 1c에 도시된 비제한적 실시양태에서, 임의적인 접착제 층(30)이 2차 반사성 코팅(20) 및 1차 반사성 코팅(22) 사이에 제공될 수 있다. 접착제 층(30)은 2차 및 1차 반사성 코팅(20, 22) 사이의 접착력을 개선하거나 2차 또는 1차 반사성 코팅(20, 22)의 기계적 및/또는 화학적 내구성을 향상시키는 임의의 층일 수 있다. 접착제 층(30)은 유전체, 반도체, 중합체, 유기물질, 또는 금속 또는 금속 합금의 층으로부터 선택된 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 접착제 층(30)은 아연, 주석, 티타늄, 또는 이들의 조합물의 산화물, 질화물, 또는 산질화물로부터 선택된 하나 이상의 물질, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 산화아연, 티타니아, 또는 아연/주석 산화물, 예컨대 주석산 아연을 포함한다. 예를 들어, 접착제 층(30)은 5nm 이하, 예컨대 4nm 이하, 예컨대 3nm 이하, 예컨대 2nm 이하, 예컨대 1nm 이하의 두께를 가질 수 있다.
도 1c에 도시된 예시적인 실시양태에서, 탑 코트(40)는 1차 반사성 코팅(22)의 적어도 일부 위에 형성된다. 탑 코트(40)는 전술한 바와 같을 수 있다. 하나의 구체적인 비제한적 실시양태에서, 탑코트는 하나 이상의 층, 예컨대 하나 이상의 유전체 층, 예컨대 하나 이상의 금속 산화물, 질화물, 산질화물, 붕화물, 불화물, 또는 탄화물을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 비제한적 실시양태에서, 탑 코트(40)는 제 1 필름(42), 예컨대 금속 산화물 필름, 제 2 필름(44), 예컨대 금속 합금 산화물 또는 산화물 혼합물 필름, 및 임의적으로 제 3 필름(46), 예컨대 금속 산화물 필름을 갖는 다중-필름 구조물을 포함한다. 그러나, 본 발명은 산화물 코팅으로 한정되지 않으며 질화물 또는 산질화물로 예시되나 그에 한정되지 않는 다른 코팅을 사용할 수 있음을 이해해야 한다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 탑코트(40)는 산화아연 또는 아연/주석 산화물, 예컨대 주석산 아연을 포함할 수 있고, 1nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 5nm 내지 500nm, 예컨대 10nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 100nm 내지 250nm, 예컨대 100nm 내지 200nm, 예컨대 120nm 내지 165nm의 두께를 가질 수 있다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 제 1 필름(42)은 아연-함유 필름, 예컨대 산화아연일 수 있다. 산화아연 필름은 음극의 전도성 및 스퍼터링 특성을 향상시키기 위한 다른 물질을 포함하는 아연 음극으로부터 성막될 수 있다. 예를 들어, 아연 음극은 소량(예컨대 10 중량% 이하, 예컨대 0 중량% 내지 5 중량%)의 전도성 물질, 예컨대 주석을 포함하여 음극의 스퍼터링 특성을 향상시킨다. 그 경우에, 생성된 산화아연 필름은 작은 백분율의 산화주석, 예컨대 0 내지 10 중량%의 산화주석, 예컨대 0 내지 5 중량%의 산화주석을 포함한다. 10중량% 이하의 주석을 갖는 아연 음극으로부터 성막된 코팅 층은 본원에서 비록 소량의 주석(예컨대 10중량%)이 존재할 수도 있지만 "산화아연" 층이라 지칭한다. 음극 중의 소량의 주석은 우세한 산화아연-함유 필름 중에 소량의 산화주석을 형성하는 것으로 생각된다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 산화아연 제 1 필름(42)은 90 중량% 아연 및 10 중량% 주석을 포함하고, 1nm 내지 200nm의 범위, 예컨대 1nm 내지 150nm, 예컨대 1nm 내지 100nm, 예컨대 1nm 내지 50nm, 예컨대 1nm 내지 25nm, 예컨대 1nm 내지 20nm, 예컨대 1nm 내지 10nm, 예컨대 2nm 내지 8nm, 예컨대 3nm 내지 8nm, 예컨대 4nm 내지 7nm, 예컨대 5nm 내지 7nm, 예컨대 6nm의 두께를 갖는다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 제 2 필름(44)은 아연/주석 합금 산화물 또는 아연/주석 산화물 혼합물 필름일 수 있다. 아연/주석 합금 산화물은 아연 및 주석을 10 중량% 내지 90 중량% 아연 및 90 중량% 내지 10 중량% 주석의 비율로 포함할 수 있는 아연 및 주석의 음극으로부터 마그네트론 스퍼터링 진공 성막으로 수득된 것일 수 있다. 제 2 필름(44) 중에 존재할 수 있는 하나의 적합한 금속 합금 산화물은 주석산 아연이다. "주석산 아연"이란 ZnxSn1-xO2-x(화학식 1)(여기서 "x"는 0 초과 1 미만의 범위에서 변화할 수 있음)의 조성물을 의미한다. 예를 들어, "x"는 0 초과일 수 있고 0 초과 1 미만 사이의 임의의 분수 또는 소수일 수 있다. 예를 들어 x = 2/3일 경우, 화학식 1은 Zn2 /3Sn1 /3O4 /3이고, 이는 더욱 통상적으로 "Zn2SnO4"로서 기술된다. 주석산 아연-함유 필름은 필름 중에 우세한 양으로 화학식 1의 하나 이상의 형태를 갖는다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 주석산 아연 제 2 필름(44)은 1nm 내지 200nm의 범위, 예컨대 1nm 내지 150nm, 예컨대 1nm 내지 100nm, 예컨대 1nm 내지 50nm, 예컨대 1nm 내지 25nm, 예컨대 1nm 내지 20nm, 예컨대 5nm 내지 15nm, 예컨대 6nm 내지 14nm, 예컨대 8nm 내지 14nm, 예컨대 10nm 내지 14nm, 예컨대 11nm 내지 13nm, 예컨대 12nm의 두께를 가질 수 있다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 임의적인 제 3 필름(46)은 제 1 필름(42)과 유사한 아연 함유 필름, 예컨대 산화아연 필름일 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 임의적인 산화아연 제 3 필름(46)은 1nm 내지 200nm의 범위, 예컨대 1nm 내지 150nm, 예컨대 1nm 내지 100nm, 예컨대 1nm 내지 50nm, 예컨대 1nm 내지 25nm, 예컨대 1nm 내지 10nm, 예컨대 2nm 내지 8nm의 범위, 예컨대 3nm 내지 8nm의 범위, 예컨대 4nm 내지 7nm의 범위, 예컨대 5nm 내지 7nm의 범위, 예컨대 6nm의 두께를 갖는다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 태양 거울(10)은 제 1 표면(14)의 적어도 일부 위에 형성되는 광활성(photoactive) 코팅(60), 예컨대 광촉매성 및/또는 광친수성 코팅을 가질 수 있다. 광활성 코팅(60)에 적합한 하나의 물질의 비제한적인 예는 티타니아이다. 광활성 코팅(60)은 제 1 표면(14) 상에 직접 성막될 수 있거나, 또는 배리어 층, 예컨대 나트륨 이온 확산 배리어(SIDB) 층(64)이 제 1 표면(14)과 광활성 코팅(60) 사이에 제공될 수 있다. 적합한 SIDB 층 물질의 비제한적인 예는 실리카 또는 알루미나 또는 이들의 조합물이다. 대안적으로, 광활성 코팅(60)은 제거되고 SIDB 층만이 제 1 표면(14) 위에 형성될 수 있다.
본 발명의 반사성 제품을 위한 전술된 코팅의 일부 또는 전부는 임의의 통상적인 방법에 의해, 예컨대 습식 화학적 방법(예컨대 용액으로부터의 코팅의 침전, 비전착성 금속석출 도금, 졸-겔 화학 등), 전기화학적 방법(예컨대 전기도금/전착), 스퍼터 성막(예컨대 마그네트론 스퍼터 증착(MSVD)), 증발(예컨대 열 또는 전자 빔 증발), 화학적 증착(CVD), 분무 열분해, 화염-분무, 또는 플라즈마-분무에 의해 성막될 수 있으나 이들에 한정되지 않는다.
하나의 비제한적 실시양태에서, 코팅의 일부 또는 전부는 MSVD에 의해 성막될 수 있다. MSVD 코팅 장치 및 방법의 예는 당해 분야의 통상의 숙련가에게 잘 주지되어 있으며 예를 들어 미국 특허 제4,379,040호, 제4,861,669호, 제4,898,789호, 제4,898,790호, 제4,900,633호, 제4,920,006호, 제4,938,857호, 제5,328,768호 및 제5,492,750호에 기술되어 있다. 예를 들어, 1차 반사성 코팅(22)은 원하는 경우 습식 화학적 방법(예컨대 "습식-은" 성막 - 질산은 용액으로부터의 은의 침전)에 의해 도포될 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 2차 반사성 코팅(20)의 하나 이상의 층은 통상적인 CVD법에 의해, 예를 들어 플로트 유리 리본이 주석욕 중에 있는 동안 상기 플로트 유리 리본 상에 도포될 수 있다. 이후 1차 반사성 코팅(22) 및 탑 코트(40)의 하나 이상의 층은 상이한 방법, 예컨대 MSVD에 의해 도포될 수 있다. 대안적으로, 모든 코팅이 동일한 공정, 예컨대 MSVD에 의해 도포될 수 있다. 코팅의 적어도 일부를 스퍼터링에 의해 도포하는 것이 다른 많은 기법을 뛰어 넘는 이점을 갖는다고 생각된다. 예를 들어, 단일 진공 챔버에서 광범위한 물질을 성막시킬 수 있다. 또한, 스퍼터 성막은 통상적인 습식 화학법보다 화학적 순도가 높은 층을 수득할 것으로 기대된다. 게다가, 스퍼터링은 습식 화학적 방법으로부터 생성되는 액체 폐기물 스트림을 제거하며 또한 다른 금속이 쉽게 성막되는 것을 가능하게 한다. 더구나, 스퍼터링은 무기 산화물이 접착 층, 화학적 배리어 및 기계적 보호를 위해 사용될 수 있도록 성막한다.
캡슐화 구조물(24)이 상기 기술된 코팅된 겹의 적어도 일부 위 및/또는 주위에 형성될 수 있다. 캡슐화 구조물(24)은 전술된 예에 한정되지 않지만 아래 놓인 코팅 물질을 화학적 및/또는 기계적 공격으로부터 보호하는 임의의 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 태양 거울(80)에서, 캡슐화 구조물(24)은 중합체 층(84)에 의해 제 1 겹(12)에 연결된, 예컨대 보호 코팅(50)에 연결된 제 2 겹(82)을 포함한다. 제 2 겹(82)은 제 1 겹(12)에 대해 전술된 물질로부터 선택될 수 있고 제 1 겹(12)과 동일하거나 상이할 수 있다. 추가적으로, 제 2 겹(82)은 전자기 스펙트럼의 임의의 부분에서 전자기 복사선에 대해 투명할 필요는 없다.
중합체 층(84)은 임의의 원하는 물질로 이루어질 수 있고 하나 이상의 층 또는 겹을 포함할 수 있다. 층(84)은 열가소성 물질, 열경화성 물질, 엘라스토머, 및/또는 열가소성 엘라스토머를 포함할 수 있다. 층(84)은 중합체 또는 플라스틱 물질일 수 있고, 예를 들어 폴리바이닐부티랄, 가소화 폴리염화바이닐, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에틸렌 바이닐 아세테이트(EVA), 폴리염화바이닐, 폴리바이닐리덴 클로라이드, 폴리카보네이트, 폴리아크릴레이트(예컨대 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로나이트릴), 폴리실록세인, 플루오로폴리머, 폴리에스터, 멜라민, 폴리유레아, 폴리우레탄, 폴리알키드, 폴리페놀 폼알데하이드 등을 포함하는 다층 열가소성 물질일 수 있다. 적합한 물질이 미국 특허 제4,287,107호 및 제3,762,988호에 개시되어 있으나 그에 한정되지 않는다. 층(84)은 제 1 및 제 2 겹을 함께 고정하고, 에너지 흡수를 제공할 수 있으며, 적층된 구조물의 강도를 증가시킬 수 있다. 하나의 비제한적 실시양태에서, 층(84)은 폴리바이닐부티랄이고 0.5 mm 내지 1.5 mm의 범위, 예컨대 0.75 mm 내지 0.8 mm의 두께를 갖는다.
도 3에 도시된 본 발명의 태양 거울(90)에서, 상기한 바와 같이 적어도 부분적으로 캡슐화 물질(92)에 의해 형성된 중합체 캡슐화 구조물(24)이 사용될 수 있다. 캡슐화 물질(92)은 태양 거울(90)의 측면들(부표면; minor surface)의 적어도 일부 주위를 감싸서 제품에 가장자리 밀봉을 제공한다. 대안적으로, 통상적인 가장자리 밀봉제, 예컨대 그에 한정되지 않지만 폴리바이닐리덴 클로라이드(PVDC)가, 캡슐화 물질이 도포되기 전에 제품의 가장자리, 즉 부표면에 도포될 수 있다.
본 발명의 다른 태양 거울(100)이 도 4에 도시되어 있다. 태양 거울(100)은 전술한 바와 같은 제 1 겹(12)을 포함한다. 이 실시양태에서, 2차 반사성 코팅(20)은 부재한다. 1차 반사성 코팅(22)은 제 2 주표면(16)의 적어도 일부 위에 도포될 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 베이스코트(102)가 제 2 주표면(16) 및 1차 반사성 코팅(22) 사이에 제공된다. 베이스코트(102)는 전술한 바와 같을 수 있다.
이 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 앞서의 실시양태에 관하여 전술된 임의의 물질일 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 10nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 50nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 50nm 내지 200nm, 예컨대 100nm 내지 200nm, 예컨대 100nm 내지 150nm, 예컨대 110nm 내지 140nm, 예컨대 120nm 내지 140nm, 예컨대 128nm 내지 132nm의 두께를 갖는 금속 은을 포함한다. 다른 특정한 실시양태에서, 1차 반사성 코팅(22)은 1nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 50nm 내지 500nm, 예컨대 50nm 내지 300nm, 예컨대 50nm 내지 200nm, 예컨대 50nm 내지 150nm, 예컨대 70nm 내지 150nm, 예컨대 90nm 내지 120nm, 예컨대 90nm 내지 130nm, 예컨대 90nm 내지 100nm, 예컨대 90nm 내지 95nm의 두께를 갖는 금속 은을 포함한다.
탑 코트(40)는 단일층이거나 또는 제 1 층(110) 및 제 2 층(112)을 갖는 다층 구조물일 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 제 1 금속 산화물 층(11)은 1nm 내지 30nm의 범위, 예컨대 1nm 내지 25nm, 예컨대 5nm 내지 20nm, 예컨대 10nm 내지 20nm, 예컨대 10nm 내지 17nm의 두께를 갖는 산화아연을 포함한다. 제 2 층(112)은 10nm 내지 100nm의 범위, 예컨대 40nm 내지 45nm의 두께를 갖는 주석산 아연을 포함한다.
태양 거울(100)은 또한 전술된 보호 코팅(50)과 동일하거나 유사할 수 있는 보호 코팅(114)을 포함할 수 있다. 하나의 특정한 실시양태에서, 보호 코팅(114)은 10nm 내지 500nm의 범위, 예컨대 10nm 내지 300nm, 예컨대 10nm 내지 100nm, 예컨대 20nm 내지 100nm, 예컨대 30nm 내지 80nm, 예컨대 40nm 내지 60nm, 예컨대 50nm 내지 60nm, 예컨대 57nm의 두께를 갖는 실리카를 포함한다.
도 5는 지지 베이스(120) 상에 탑재된 본 발명의 반사성 제품(예컨대 태양 거울(1), (3), (10), (80), (90), (100))을 도시한다. 반사성 제품은 제 1 주표면(14)이 바깥쪽을 향하도록 탑재된다. 반사성 제품은 임의의 통상적인 방법으로, 예컨대 몇가지를 열거하자면 접착제에 의해 또는 제품을 프레임에 기계적으로 고정함에 의해 탑재될 수 있다. 베이스(120)는 전술한 바와 같은 캡슐화 구조물(24)에 연결될 수 있다. 다르게는, 캡슐화 구조물(24)이 배제되어 베이스(120)가 코팅 스택(stack)의 외부 코팅층, 예컨대 보호 코팅(50)과 연결될 수 있다. 베이스(120)는 임의의 원하는 물질로, 예컨대 한정하는 것은 아니지만 금속(예컨대 알루미늄, 스테인레스 강 등) 또는 중합체 물질, 예컨대 플라스틱으로 이루어질 수 있다.
본 발명은 많은 용도에 유용한 고반사율 제품, 한정되지는 않지만 예컨대 태양 거울을 제공한다. 본 발명의 반사성 제품은 50% 이상, 예컨대 60% 이상, 예컨대 70% 이상, 예컨대 80% 이상, 예컨대 90% 이상, 예컨대 91% 이상, 예컨대 92% 이상, 예컨대 93% 이상, 예컨대 94% 이상, 예컨대 95% 이상, 예컨대 90% 내지 96%의 범위의 반구형 솔라-가중(solar-weighted) 적분 Rg 반사율(WIRg)을 가질 수 있다.
상기 설명되고 하기 실시예에 나타낸 바와 같이, 종래의 습식-화학적 거울보다 우수한 본 발명의 반사성 제품의 이점은 본 발명의 반사성 제품이 코팅된 후, (중합체 캡슐화 구조물의 도포 전에) 제품의 반사율에 악영향을 미치지 않고 코팅된 제품을 열처리하거나 굽히기에 충분한 온도로 가열될 수 있다는 것이다. 또한, 본 발명의 코팅은 가열 후 스펙트럼 성능의 향상(즉, 측정된 스펙트럼 범위의 일부 또는 전체에 걸쳐 반사율의 증가) 및 솔라-가중 적분 반사율의 증가를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 베이스코트 및/또는 1차 반사성 코팅 및/또는 2차 반사성 코팅 및/또는 부식방지 코팅 및/또는 탑코트 및/또는 보호 코팅을 갖는 본 발명의 반사성 제품은 캡슐화 구조물의 도포 전에 제품을 굽히거나 열처리하기에 충분한 온도로 가열될 수 있다. 예를 들어, 기판 및 코팅은 300℉(149℃) 이상, 예컨대 350℉(177℃) 이상, 예컨대 400℉(204℃) 이상, 예컨대 500℉(260℃) 이상, 예컨대 750℉(399℃) 이상, 예컨대 800℉(427℃) 이상, 예컨대 900℉(482℃) 이상, 예컨대 1000℉(538℃) 이상, 예컨대 1022℉(550℃) 이상, 예컨대 1100℉(593℃) 이상, 예컨대 1200℉(649℃) 이상, 예컨대 1300℉(704℃) 이상, 예컨대 350℉(177℃) 내지 1300℉(704℃) 범위로 가열될 수 있다.
본 발명을 이제 본 발명의 다양한 측면을 포함하는 다양한 거울 구조물을 예시하는 특정 실시예로 설명할 것이다. 그러나, 본 발명이 이들 특정 실시예로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다.
실시예
표 1은 본 발명의 다양한 거울(샘플 1 내지 10)에 대한 구조를 나타낸다.
샘플
No. 		Ti02
베이스
코트 		Ag Ti
프라
이머 		TiO 2 ZnO Zn 2 SnO 4 인코넬
600 		Ti
프라
이머		 TiO 2 ZnO Zn 2 SnO 4 Si85/
Al15
1 1.5 130 2.5 0 12 10 33 0 0 0 0 60
2 1.5 130 2.5 0 9 10 0 0 0 9 0 60
3 1.5 120 1.5 0 12 10 33 0 0 0 0 60
4 1.5 120 1.5 0 9 10 0 0 0 0 0 60
5 1.5 120 1.5 0 0 0 0 0 0 10 21 60
6 1.5 120 0 0 0 0 33 0 0 10 12 60
7 1.5 120 0 0 0 0 33 0 0 0 0 60
8 1.5 120 1.5 0 5 21 33 0 0 0 0 60
9 1.8 127 1.6 1.8 0 0 33 0 0 17 42 57
10 1.8 132 0 0 0 0 20 1 0 10 42 57
11 1.6 128 0 0 0 0 33 1 0 0 48 111
12 2 128 0 0 0 0 33 1 0 0 110-120 85-120
13 2 128 0 0 0 0 33 1 0 0 120-165 75-120
14 2 91 0 0 0 0 31 1 0 0 153 100
15 2 95 0 0 0 0 33 1 0 0 137 76
표 2는 샘플 1 내지 15의 거울의 가열 전 및 후의 반구형 WIRg 반사율(반구형 솔라-가중 적분 Rg 반사율)을 나타낸다. 이들 결과로부터, 본 발명의 거울의 반구형 솔라-가중 적분 반사율이 가열시에 증가할 수 있다고 생각된다. "연화점" 컬럼은 코팅된 제품이 1300℉(704℃)에서 오븐에 두어져 유리의 연화점까지 가열(약 5분)되었다는 것을 의미한다(코팅된 표면의 최고 온도는 약 1185℉(641℃)였다).
성막시
(미가열)		 350℉(177℃)에서 30분 연화점
샘플 No. ASTM
G-173-3AM-1.5D 		ISO
9050 		ASTM
G-173-3 AM -1.5D 		ISO
9050 		ASTM
G-173-3AM-1.5D 		ISO
9050
1 92.9 92.7 93.6 93.4 93.1 92.8
2 92.6 92.4 93.5 93.3 94.2 94.1
3 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨
4 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨 측정안됨
5 92.8 92.6 93.4 93.3 93.8 93.6
6 92.8 92.6 93.4 93.3 93.9 93.8
7 92.9 92.7 93.5 93.4 93.9 93.7
8 92.9 92.7 93.5 93.3 88.5 88.1
9 92.7 92.4 93.7 93.5 94.2 94.0
10 93.1 92.9 데이터 없음 데이터 없음 93.9 93.8
11 94.0 93.8 데이터 없음 데이터 없음 95.5 95.3
12 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음
13 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음 데이터 없음
14 93.7 93.4 데이터 없음 데이터 없음 95.4 95.2
15 94.0 93.7 데이터 없음 데이터 없음 95.4 95.2
상기 서술에서 개시된 개념으로부터 벗어나지 않고 본 발명을 변경할 수 있다는 것은 당업자가 용이하게 알 수 있다. 따라서, 본원에서 상세하게 기술된 특정한 실시양태들은 예시적인 것일 뿐이며 첨부되는 특허청구범위의 전폭 및 그의 임의의 및 모든 등가물로 주어지는 본 발명의 범위를 제한하지 않는다.

Claims (26)

  1. 제 1 주표면(main surface) 및 제 2 주표면을 갖는 투명 기판;
    상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 형성된 베이스코트(basecoat);
    상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 가시광에 불투명하며, 50nm 이상의 총 두께를 갖는 금속 은을 포함하는 1차 반사성 코팅;
    상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 실리카, 알루미나 또는 실리카와 알루미나의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 기본 구성으로 하는 무기 보호 코팅; 및
    상기 1차 반사성 코팅과 상기 무기 보호 코팅 사이에 형성되고, 100nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 주석산 아연을 포함하는 탑 코트(top coat)
    를 포함하고, 상기 베이스코트가 1nm 내지 3nm 범위의 두께를 갖는 티타니아를 포함하는 태양 거울에 있어서,
    상기 태양 거울은 상기 1차 반사성 코팅과 상기 보호 코팅 사이에 위치한 부식방지 코팅을 추가로 포함하고, 상기 부식방지 코팅은 원소주기율표의 2-16족 원소로부터의 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하고 20nm 내지 40nm 범위의 두께를 갖는 단일 층으로 이루어지는, 태양 거울.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 1차 반사성 코팅이 50nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 태양 거울.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 코팅이 75nm 내지 120nm 범위의 두께를 갖는 태양 거울.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 코팅의 적어도 일부 위에 형성된 캡슐화 구조물을 포함하는 태양 거울.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 캡슐화 구조물이 중합체 물질을 포함하는 태양 거울.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 주표면의 적어도 일부 위에 형성된 광활성(photoactive) 코팅을 추가로 포함하는 태양 거울.
  20. 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 투명 유리 기판;
    상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 형성되고, 티타니아를 포함하며 0.1nm 내지 5nm 범위의 두께를 갖는 무기 베이스코트;
    상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 은을 포함하며, 50nm 내지 500nm 범위의 총 두께를 갖고, 가시광에 불투명한 1차 반사성 코팅;
    상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 원소주기율표의 2-16족 원소로부터의 하나 이상의 금속 또는 금속 합금을 포함하며, 20nm 내지 40nm 범위의 두께를 갖는 단일 층으로 이루어지는 부식방지 코팅;
    상기 부식방지 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 유전성이고, 주석산 아연을 포함하며, 5nm 내지 500nm 범위의 두께를 갖는 탑 코트; 및
    상기 탑 코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 실리카, 알루미나 또는 실리카와 알루미나의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 기본 구성으로 하며, 50nm 내지 500nm 범위의 두께를 갖는 무기 보호 코팅
    을 포함하는 태양 거울.
  21. 제 1 주표면 및 제 2 주표면을 갖는 투명 유리 기판;
    상기 제 2 주표면의 적어도 일부 위에 형성되고, 1nm 내지 3nm 범위의 두께를 갖는 티타니아를 포함하는 무기 베이스코트;
    상기 베이스코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 50nm 내지 200nm 범위의 총 두께를 갖는 은을 포함하는 1차 반사성 코팅;
    상기 1차 반사성 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 20nm 내지 40nm 범위의 두께를 갖는 니켈-함유 합금을 포함하는 단일 층으로 이루어지는 부식방지 코팅;
    상기 부식방지 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고, 100nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 주석산 아연을 포함하는 탑 코트; 및
    상기 탑 코트의 적어도 일부 위에 형성되고, 실리카, 알루미나 또는 실리카와 알루미나의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 기본 구성으로 하며, 50nm 내지 200nm 범위의 두께를 갖는 무기 보호 코팅
    을 포함하는 태양 거울.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 보호 코팅의 적어도 일부 위에 형성되고 중합체 물질을 포함하는 캡슐화 구조물을 포함하는 태양 거울.
  23. 삭제
  24. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 코팅 물질이 실리카, 또는 상기 실리카와 알루미나의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 태양 거울.
  25. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호 코팅 물질이 상기 실리카와 알루미나의 혼합물로 이루어진 태양 거울.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 부식방지 코팅의 단일 층이 니켈-함유 합금을 포함하는 태양 거울.
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